Генна інженерія: визначення

Під генною інженерією мається на увазі цілий комплекс технологій, методів, процесів, за допомогою яких отримують рекомбінантні (створені завдяки біотехнології на основі ДНК) РНК і ДНК, а також гени з клітин організмів, здійснюють різні маніпуляції з генами і вводять їх в інші організми. Генна інженерія не є наукою – це тільки набір інструментів, який використовує сучасні досягнення клітинної та молекулярної біології, генетики, мікробіології і вірусології.

Роботи зі зміни існуючих органічних форм стали можливі тільки після того, як в 1953 році була розшифрована молекула ДНК. Людина нарешті зрозумів суть гена, його значення для білків, прочитав код геномів живих організмів і природно не став зупинятися на досягнутому. В душах людей виникло сильне бажання «творити» тваринний і рослинний світ планети на свій розсуд.

З вражаючою наполегливістю і завзятістю людина стала домагатися поставленої мети і до кінця першого десятиліття XXI століття досяг дуже багато чого. Він навчився виділяти ген з організму і синтезувати його в лабораторних умовах; освоїв технології видозміни гена для надання йому потрібної структури; знайшов способи введення в ядро ​​клітини перетвореного гена і приєднання його до існуючих генетичним утворень.

Це найскладніші технології: вони не мають аналогів в навколишньому світі. Адже ген, молекула ДНК, ядро ​​клітини являють собою мікроскопічні об’єкти, до яких неможливо підступитися зі скальпелем, пінцетом або будь-яким іншим інструментом. Навіть підкувати блоху в тисячу разів легше, ніж зробити певні маніпуляції, скажімо, з тим же самим геномом.

Все це стало можливо завдяки ферментам – утворенням на основі білка, що відповідає за організацію роботи клітини. Зокрема можна назвати такі ферменти, як рестріктази. Одна з їх функцій – захист клітини від сторонніх генів. Чужа ДНК розрізається цим надійним стражем на окремі частини, причому існує безліч різних рестриктаз, кожна з яких завдає удар у строго визначеному місці.

Підібравши набір таких ферментів, можна без праці розчленовувати молекулу на необхідні ділянки. Потім необхідно їх з’єднати, але вже по новому. Тут допомагає природна властивість генетичного матеріалу возз’єднуватися один з одним. Допомога в цьому багатодітній родині і ферменти лігази, завдання яких полягає саме в поєднанні двох молекул з утворенням нової хімічної зв’язку.

Несхожий ні на що гібрид створений. Представляє він собою молекулу ДНК, яка несе нову генетичну інформації. Така освіта в генній інженерії називають вектором. Його головне завдання – передача нової програми відтворення наміченим для цієї мети живому організму. Але ж останній може її проігнорувати, відторгнути і керуватися тільки рідними генетичними програмами.

Таке неможливо, завдяки явищу, яке носить назву трансформація у бактерій і трансфекція у людини і тварин. Суть його полягає в тому, що якщо клітина організму поглинула вільну молекулу ДНК з навколишнього середовища, то вона завжди вбудовує її в геном. Це тягне за собою появу у такий клітини нових спадкових ознак, запрограмованих в поглинену ДНК.

Тому, щоб нова генетична програма почала працювати, необхідно тільки одне, – щоб вона виявилася в потрібній клітці. Це зробити не просто, так як таке складне утворення, як клітина, має безліч захисних механізмів, що перешкоджають проникненню в неї чужорідних об’єктів.

Будь-які перешкоди можна обійти. Для початку маленькі – наприклад, введення чужорідних генів в бактерії. Тут, як вектор, цілком можна використовувати плазміду – кільцеву молекула ДНК малих розмірів, що розташовується в клітинах поза хромосомами і несучу додаткові статеві ознаки. Бактерії постійно обмінюються плазмідами, тому не складає ніяких труднощів перепрограмувати зазначену молекулу і направити в клітку.

Значно важче ввести готовий ген в спадковий апарат клітин рослин і тварин. Тут на допомогу приходять віруси – генетичні елементи, одягнені в білкову оболонку і здатні переходити з однієї клітини в іншу. Для такої роботи прекрасно підходять молекули ДНК вірусів – фаги. Їх «переробляють» під потрібні параметри і включають в генетичний апарат тваринного або рослинного організму.

Все, справу зроблено. Впроваджений генетичний код починає працювати. Іноді бувають збої, якщо частина генів нової ДНК виявляться «мовчати». Таких багато в кожному організмі. У одних живих істот вони прекрасно функціонують, у інших же не проявляють себе ніяк. Мабуть припиняють свою діяльність при втраті тієї чи іншої особиною якихось якостей в процесі еволюції.

Накладки і недоробки враховуються і ретельно аналізуються. Безперервно йдуть роботи, які вивчають різні комбінації генів: видалення частини їх з молекули або навпаки – додавання складових, зовсім не властивих даному живому організму.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Герпес