Значение рекомбинантных ДНК.

Сшивка фрагментов с разноименными липкими концами

В ситуации, когда необходимо сшить фрагменты, образованные разными эндонуклеазами рестрикции, и имеющие разные, то есть некомплементарные друг другу липкие концы, применяют так называемые линкеры (или "переходники"). Линкеры - это химически синтезированные олигонуклеотиды, представляющие собой сайты рестрикции или их комбинацию. Впервые эту идею предложил Шеллер с сотрудниками в 1977 году.

Существуют большие наборы таких генных "переходников". Естественно, что при использовании линкеров должна учитываться необходимость соблюдения правил экспрессии генетической информации. Часто в середину линкера помещают какой-либо регуляторный генетический элемент, например, промотор или участок, связанный с рибосомой. В этом случае линкеры обеспечивают не только объединение генов, но и обуславливают их экспрессию. Существуют линкеры "тупой конец - липкий конец".

При необходимости липкие концы можно превратить в тупые. Это достигается либо отщеплением липких концов с помощью фермента - эндонуклеазы S1, которая разрушает только одноцепочечную ДНК, либо липкие концы "застраивают", то есть с помощью ДНК-полимеразы I на однонитевых липких концах синтезируют вторую нить.

 

Значение рекомбинантных ДНК.

Развитие методов выделения генов, объединение их в новых сочетаниях (гибридизация молекул ДНК), введение затем в клетки хозяина и их клонирования (накопления) стало важным биохимическим достижением, которое открыло новую эру в молекулярной биологии. Перспективы использования рекомбинантных ДНК способствовали возникновению нового направления в науке - генной инженерии. Генная инженерия, или техника рекомбинантных ДНК, включает совокупность приемов, позволяющих путем экспериментальных операций in vitro перенести генетический материал из одного организма (источники генов) в другие (хозяину или реципиенту) таким образом, чтобы обеспечить наследственность этих генов в новом для них организме. Генная инженерия - это получение живых организмов с предварительно заданными наследственными признаками, с определенным обменом веществ.

Принципами генетической инженерии являются универсальные свойства генетического материала, что позволяет создавать рекомбинантные молекулы ДНК из молекул ДНК различных организмов, например, из клеток бактерий и клеток эукариот и наоборот, вводить их в живые клетки и использовать в научной и практической целью. Например, для получения высокопродуктивных штаммов бактерий, используемых в микробиологической промышленности, повышение урожайности растений путем введения азотфиксирующих генов (что обусловит уменьшение использования удобрений и улучшения состояния окружающей среды); промышленного выпуска незаменимых аминокислот, пептидов и белков, в том числе и лекарственных препаратов. В настоящее время методы генетической инженерии с успехом используют для получения бактериальных штаммов - продуцентов биологически активных соединений, в том числе,-гормонов (инсулина, гормона роста, соматостатина), противовирусного препарата интерферона и др.. Прямая пересадка генов в геном другого организма позволит исправлять наследственные дефекты. Такие результаты получены в экспериментах на животных. Это открывает перспективы радикального лечения наследственных заболеваний путем получения рекомбинантной ДНК, содержащей нормальный ген взамен поврежденного, и введение ее в геном больного. Введение в обычную безобидную бактерию генов, способных окислять углеводороды нефти, может быть использовано для очистки нефтяных разливов.

Генная инженерия используется и как способ получения стабильных бактериальных ферментов в значительных количествах.

В последние годы много внимания уделяется вопросам практического использования рекомбинантных ДНК, однако не меньшее значение имеет и то, что клонирование генов открыло новые возможности для решения ряда фундаментальных проблем молекулярной генетики. Теперь появилась возможность выделять и получать в большом количестве фактически любой ген для того, чтобы изучить его нуклеотидные последовательности, а также последовательности мРНК и белка, которые кодируются этим геном. С развитием генетической инженерии стало возможным изучение особенностей структуры и функций генетического материала эукариот. В первую очередь это касается осознания роли различных регуляторных и сигнальных участков ДНК, таких, как промоторы, операторы и другие. Доступной стала также идентификация регуляторных механизмов, осуществляющих репрессии и депрессию специфических генов эукариотических организмов.

 

2. Приведите примеры рекомбинантных ДНК, которые можно использовать для стабильной модификации эукариотических клеток и организмов?

Отличительной чертой стабильно трансфицированных клеток является то, что чужеродный ген становится частью генома и, следовательно, реплицируется. Потомки этих трансфицированных клеток также будут экспрессировать новый ген, в результате чего получаются стабильно трансфицированные линии клеток.

Agrobacterium tumefaciens

Генетически модифицированные бактерии могут выступать в роли векторов для введения генов в растения. Бактерия Agrobacterium tumefaciens, вызывающая у растений заболевание -корневой рак, содержит плазмиду под названием Ti.

После инфицирования клетки растения бактерией, плазмида встраивается в хромосому хозяина и становится частью генетического материала растения. так же встраиваются и Любые гены, которые были частью плазмиды. Нужные гены могут быть введены в плазмиду, например, гены устойчивости к болезням или вредителям.

 

 

Устойчивость к гербицидам	Соевые	Устойчивость к глифосатному гербициду Раундапу, обусловленная экспрессией глифосат-толерантными формами растительного фермента 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), выделенной из почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens, штамм CP4
Устойчивость к вредителям(насекомым)	кукуруза	Устойчивость к насекомым-вредителям, в частности к кукурузному мотыльку посредством экспрессии инсектицидного белка Cry1Ab из Bacillus Thuringiensis
Измененный состав жирных кислот	Рапсовые	Высокий уровень лаурата достигается путем введения гена АСР тиоэстеразы из калифорнийского лаврового дерева Umbellularia californica
Устойчивость к вирусам	Слива	Устойчивость к вирусу сливовой оспы путем вставки гена белковой оболочки (СР) из вируса

 

 

ДНК-вакцины в ветеринарии

Все четыре одобренные Управлением США по контролю над продуктами питания и лекарственными препаратами вакцины созданы на основе плазмид. Для трёх из них рекомендован производителем способ введения — внутримышечно, для вакцины «ЛайфТайд» — внутримышечная инъекция, совмещённая с электропорацией. Если остальные вакцины направлены на активацию иммунитета, то для вакцины «ЛайфТайд» иммуностимулирующее действие является дополнительным. Продукт вакцины — соматолиберин, гормон, который стимулирует высвобождение гипофизом гормона роста и пролактина. Действие последних двух гормонов у свиней приводит к росту массы животных и увеличению численности выводка^[51]. Вместе с тем, введение животным плазмиды, которая кодирует соматолиберин, стимулирует выработку Т-лимфоцитов, натуральных киллеров^[52] следовательно, увеличивает иммунную сопротивляемость организма.

Торговое название вакцины	Год лицензирования	Мишень	Животное	Продукт вакцины	Цель создания вакцины
«Вэст Найл-Инноватор» (США)		Вирус лихорадки Западного Нила	Кони	Структурный белок вируса PreM-E	Защита против вируса
«Апекс-ай-эйч-эн» (Канада)		Возбудитель инфекционного некроза гемопоэтической ткани (ИНГТ)	Рыбы семейства лососёвые	Вирусный гликопротеин	Повышение количества и качества продовольствия рыбы
«ЛайфТайд Эс-Даблъю 5» (Австралия)		Гормон роста	Свиньи и другой домашний скот	Соматолиберин свиньи	Увеличение выводка у свиноматок; значительно уменьшает перинатальную смертность и заболеваемость
«ОНСЕПТ» (США)		Меланома	Собаки	Тирозиназа человека	Как альтернатива лучевой терапии и операционному вмешательству при лечении меланомы

 

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: