Генетическая Инженерия

(генная инженерия), создание с помощью биохим. И (или) хим. Синтеза генетич. Структур, способных размножаться и действовать в клетке-хозяине, изменять ее генетич. Программу и синтезировать требуемые продукты, обычно белки. Возникла в 1972, когда была получена первая такая структура. Будучи новым этапом развития молекулярной генетики, Г. И. Использует достижения микробиологии, биохимии, биоорг. Химии и молекулярной биологии. Представление о том, что носителем генетич. Информации является ДНК, возникло еще в 1944. Было известно также, что ген представляет собой отрезок ДНК, кодирующий определенный белок, и что передача наследств. Информации между поколениями происходит посредством удвоения молекул ДНК. Но любым манипуляциям препятствовала огромная молекулярная масса ДНК, составляющая миллионы и миллиарды на клетку, и невозможность получать химически однородные небольшие ее фрагменты.

Положение изменилось, когда удалось обнаружить и выделить два рода ферментов. 1) рестриктирующие эндонуклеазы (рестриктазы) - они рассекают молекулы ДНК в пределах строго определенных нуклеотидных последовательностей. Их описано ок. 400, наиб. Употребительны рестриктазы Eco RI, Hind III, Bam HI, Pst I, Sal I и др. 2) ДНК-лигазы (прежде всего фермент кишечной палочки, индуцируемый бактериофагом Т4), к-рые сшивают двухцепочечные фрагменты ДНК, восстанавливая межнуклеотидные связи в местах единичных разрывов. С помощью этих ферментов получают удобные для генетич. Операций фрагменты ДНК и соединяют их в единое целое. Для такого объединения безразлично происхождение ДНК (химически у всех существ она одинакова), между тем в природе объединению генетич.

Информации неродственных существ препятствуют разл. Межвидовые барьеры. Конечный продукт генетич. Манипуляций (рекомбинантные молекулы ДНК) состоит из двух компонентов. Изучаемого полинуклеотидного фрагмента (обычно структурного гена) и вектора. В последовательности нуклеотидов гена закодирована последовательность аминокислот белка. Ген м. Б. Выделен из прир. Источника с помощью рестриктаз, получен спец. Методом посредством фермента обратной транскриптазы или же синтезирован химически. Однако структурные гены как таковые лишены регуляторных генетич. Элементов и сами по себе не могут функционировать в клетке-хозяине, т. Е. Умножаться в числе и обеспечивать синтез белка. Функциональный компонент рекомбинантной ДНК-вектор, т.

Е. Специально сконструированная молекула, содержащая регуляторные участки, а именно. Начало репликации ДНК, генетич. Маркеры, необходимые для селекции, и др. Элементы, нужные для сложного процесса реализации генетич. Информации. Большинство векторов получено на основе плазмид (небольших кольцевых молекул ДНК бактерий), фагов лямбда и М13, вирусов SV40 и полиомы (для животных клеток), плазмиды Ti из Agrobacterium tumefaciens (для клеток растений), двухмикронной плазмиды пекарских дрожжей. Самый распространенный бактериальный вектор-плазмида рВН 322 (мол. М. 2,6*106, маркеры - резистентность к антибиотикам ампициллину и тетрациклину, единичные места расщепления для рестриктаз Eco RI, Bam HI, Hind III, Pst I, Sal I).

Структурный ген, вырезанный из к.-л. ДНК с помощью определенной рестриктазы или комбинации рестриктаз, соединяют действием лигазы с выбранным вектором и получают кольцевидную рекомбинантную молекулу ДНК. Ее вводят в клетку-хозяина. Это бактерии (кишечная, сенная палочка и др.), дрожжевые, животные или растит. Клетки. Затем проводят селекцию -отбор клеток, содержащих рекомбинантные ДНК, и получают клон, т. Е. Клетки, однородные по своим генетич. И иным характеристикам. Размножением такого клона можно получить нужное кол-во однородного генетич. Материала и, при желании, конечного продукта-белка. Г. И. Стала основой развития молекулярной генетики. Благодаря возможности клонирования чужеродных генов в бактериях, животных и растит.

Клетках (выделены клоны мн. Генов. Рибосомной РНК, гистонов, интерферона и гормонов человека и животных и т. П.), Г. И. Имеет прикладное значение. Она составляет, наряду с клеточной инженерией, основу совр. Биотехнологии. С помощью методов Г. И. Получены мн. Новые, иногда неожиданные данные, открыто, напр., мозаичное строение генов у высших организмов, изучены транспозоны бактерий и мобильные диспергированные элементы высших организмов, открыты онкогены и т. П. (см. Мигрирующие генетические элементы). Лит. Генетическая инженерия, под ред. А. А. Баева, ч. 1-2, М., 1979-80 (Итоги науки и техники. Сер. Молекулярная биология, т. 12). "Ж. Всес. Хим. О-ва им. Д. И. Менделеева", 1984, т. 29, № 2. МаниатисТ., ФричЭ., СэмбрукДж., Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование, пер.

С англ., МД 1984. , А. А. Баев. .