Виділення гена

Під геном сьогодні розуміють специфічну послідовність нуклеїнової кислоти (як правило, ДНК), яка певним чином організована (у гена є початок і кінець, регуляторні області та вставні послідовності і т. д.) і яка кодує поліпептидний ланцюг.

Першим етапом виділення гена є вирізання певній послідовності з геномної ДНК. Цей процес здійснюється з використанням ферментів ендонуклеаз – рестрикції, або рестриктаз. Вони розрізають ДНК поблизу або всередині специфічних послідовностей нуклеотидів, однакових на обох ланцюгах ДНК. Фрагменти рестрикції поділяють за молекулярною масою і електричному заряду за допомогою електрофорезу в агарозному гелі. Потім, використовуючи різні методи, відшукують ДНК-послідовності потрібного гена. Поряд з цим підходом використовують і альтернативний – спосіб хімічного синтезу послідовності, що відповідає тому чи іншому гену. Використовуючи генетичний код, за відомою послідовності амінокислот хімічним шляхом синтезують послідовність ДНК. Ген синтезують і за відомою іРНК: використовуючи фермент зворотну транскриптазу на матриці іРНК, синтезують комплементарную їй ДНК (кДНК). Таким же чином виділяють і послідовності-зонди, за допомогою яких проводять відбір необхідних фрагментів після етапу рестрикції геномної ДНК.

Виділений тим чи іншим способом фрагмент ДНК вбудовують в спеціальну молекулярну структуру – вектор, необхідний для стабілізації фрагмента і його ампліфікації. В якості векторів часто використовують плазміди – кільцеві молекули ДНК бактерій, що несуть маркерні гени, наприклад гени стійкості до антибіотиків. Вставка генних фрагментів здійснюється при розрізанні плазмід тими ж рестриктазами. В якості векторів використовують і геноми вірусів, зокрема вірусів бактерій, або бактеріофагів. Використовуючи методи трансформації бактерій отриманими векторами, можна здійснити точний пошук потрібних генів і завершити їх виділення, або клонування.
Методи виділення індивідуальних генів розроблені в даний час практично для будь-яких генетичних об’єктів – від бактерій і вірусів до людини. Це є предметом генетичної, або генної, інженерії.
Генно-інженерними методами можна вводити чужорідні або гени свого виду в геноми-реципієнти. Це здійснюється в процесах, відомих як трансформація. Можна трансформувати генами бактерій клітини вищих рослин або ссавців.

При дотриманні певних умов такі штучно введені гени можуть активно функціонувати в новому генному оточенні. Такі підходи складають суть біотехнології, метою якої є створення живих об’єктів з наперед заданими властивостями. Стосовно до людини подібні методичні підходи призвели до появи генної терапії, яка генно-інженерними та біотехнологічними методами коригує спадкові захворювання людини, що вважалися раніше невиліковними.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Саморозвиток екосистеми