ГЕНЕТИК ИНЖЕНЕРЧИЛГЭЭ, биохимийн аргуудын багц ба молекул генетик, түүний тусламжтайгаар чиглэлийн хослолыг гүйцэтгэдэг генетикийн мэдээлэлаливаа организм. Генетикийн инженерчлэл нь ангилал зүйн хувьд алслагдсан төрөл зүйлийн организмын хооронд генетикийн мэдээлэл солилцоход саад болж буй төрөл зүйл хоорондын байгалийн саад тотгорыг даван туулах, байгальд байхгүй, удамшлын шинж чанартай, генийн хослол бүхий эс, организмыг бий болгох боломжийг олгодог. Генийн инженерчлэлийн нөлөөллийн гол объект нь генетикийн мэдээллийн тээвэрлэгч - дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) бөгөөд молекул нь ихэвчлэн хоёр гинжээс бүрддэг. Пурин ба пиримидины суурийн хосолсон хатуу өвөрмөц байдал нь нэмэлт шинж чанарыг тодорхойлдог - хоёр гинж дэх нуклеотидын харилцан хамаарлыг. Бүх төрлийн организмын ДНХ-ийн молекулуудын бүтцийн үндсэн ижил төстэй байдлаас шалтгаалан генийн шинэ хослолыг бий болгох боломжтой болсон бөгөөд генетикийн кодын бодит түгээмэл байдал нь гадаад генийн илэрхийлэл (тэдгээрийн функциональ үйл ажиллагааны илрэл) -ийг баталгаажуулдаг. ямар ч төрлийн эсэд. Үүнд нуклейн хүчлийн химийн чиглэлээр мэдлэг хуримтлуулах, генийн зохион байгуулалт, үйл ажиллагааны молекулын шинж чанарыг тодорхойлох (түүний дотор тэдгээрийн илэрхийлэлийг зохицуулах механизмыг бий болгох, генийг "хүчлийн үйл ажиллагаанд захируулах боломжийг багтаасан" зэрэг нөлөөлсөн. гадаад” зохицуулалтын элементүүд), ДНХ-ийн дарааллын аргыг боловсруулах, полимеразыг илрүүлэх гинжин урвал, энэ нь ямар ч ДНХ фрагментийг хурдан нийлэгжүүлэх боломжтой болгосон. Генийн инженерчлэл үүсэх чухал урьдчилсан нөхцөлүүд нь: бие даасан хуулбарлах, нэг бактерийн эсээс нөгөөд шилжих чадвартай плазмидыг олж илрүүлэх, трансдукцын үзэгдэл - бактериофагуудын тусламжтайгаар тодорхой генийг шилжүүлэх гэсэн санааг томъёолох боломжийг олгосон. векторууд: молекулууд - генийн тээвэрлэгчид. Нуклейн хүчлийг хувиргахад оролцдог ферментүүд нь генетикийн инженерчлэлийн арга зүйг хөгжүүлэхэд асар их үүрэг гүйцэтгэсэн: хязгаарлах ферментүүд (ДНХ молекул дахь нарийн тодорхой дарааллыг хүлээн зөвшөөрч, эдгээр газруудад давхар хэлхээг "тайрах"), ДНХ лигазууд (ковалентын холболт) ДНХ-ийн бие даасан хэлтэрхий), урвуу транскриптаза (РНХ загвар дээр ДНХ-ийн нэмэлт хуулбар буюу cDNA-г нийлэгжүүлдэг) гэх мэт.Зөвхөн тэдгээрийг ашиглах боломжтой бол хиймэл бүтэц бий болгох нь техникийн хувьд боломжтой ажил болсон. Ферментүүд нь бие даасан ДНХ-ийн фрагмент (ген) олж авах, молекулын эрлийз - плазмид ба вирусын ДНХ дээр суурилсан рекомбинант ДНХ (recDNA) үүсгэхэд ашиглагддаг. Сүүлийнх нь хүссэн генийг эзэн эсэд хүргэж, тэнд нөхөн үржих (клонжуулах), генийн эцсийн бүтээгдэхүүн (түүний илэрхийлэл) үүсэхийг баталгаажуулдаг.

Рекомбинант ДНХ молекулыг бий болгох зарчим. 1972 онд П.Берг болон түүний хамтрагчид анх удаа гэдэсний савханцрын ДНХ-ийн хэлтэрхий, түүний вирус (бактериофаг λ) болон симиан вирус SV40-ийн ДНХ-ийн хайбрид болох эрлийз болох рекомбинант ДНХ-г олж авсны дараа "Генетикийн инженерчлэл" гэсэн нэр томъёо өргөн тархсан. хосолсон (Зураг 1). 1973 онд С.Коэн болон хамтран ажиллагчид pSC101 плазмид ба хязгаарлах ферментийг (EcoRI) ашигласан бөгөөд ингэснээр богино нэмэлт нэг судалтай "сүүл" (ихэвчлэн 4-6 нуклеотид) үүсдэг. давхар хэлхээтэй ДНХ молекулын төгсгөлд. Тэд бие биетэйгээ нийлж чаддаг (наадаг юм шиг) "наалдамхай" гэж нэрлэдэг. Ийм ДНХ-ийг ижил хязгаарлагч ферментээр эмчилсэн, ижил наалдамхай үзүүртэй гадаад ДНХ-ийн хэсгүүдтэй холих үед шинэ эрлийз плазмидуудыг гаргаж авсан бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь плазмидын EcoRI хэсэгт оруулсан гадаад ДНХ-ийн дор хаяж нэг фрагмент агуулсан байв (Зураг 1). 2) . Ийм плазмид руу бичил биетэн болон өндөр эукариотуудаас олж авсан янз бүрийн гадаад ДНХ-ийн хэсгүүдийг оруулж болох нь тодорхой болсон.

RecDNA олж авах орчин үеийн үндсэн стратеги нь дараах байдалтай байна.

1) тодорхой ген агуулсан өөр организмд хамаарах ДНХ-ийн хэлтэрхий эсвэл судлаачийн сонирхсон зохиомлоор олж авсан нуклеотидын дарааллыг хромосомоос үл хамааран үржих чадвартай плазмид эсвэл вирусын ДНХ-д оруулсан;

2) үүссэн эрлийз молекулуудыг мэдрэмтгий прокариот эсвэл эукариот эсүүдэд нэвтрүүлж, тэдгээрт суулгасан ДНХ-ийн хэсгүүдийн хамт хуулбарлах (үржүүлэх, олшруулах);

3) эсийн клонууд нь шаардлагатай төрлийн рекДНХ молекул, субьект агуулсан тусгай тэжээллэг орчинд колони хэлбэрээр сонгогддог (эсвэл цэвэрлэх бүс хэлбэрийн вирус - бактерийн эсүүд эсвэл амьтны эд эсийн өсгөвөрийн тасралтгүй өсөлтийн давхарга дээрх товруу). тэдгээрийг бүтцийн болон үйл ажиллагааны цогц судалгаанд хамруулна. РекДНХ байгаа эсийг сонгоход хялбар болгохын тулд нэг буюу хэд хэдэн тэмдэглэгээ агуулсан векторуудыг ашигладаг. Жишээлбэл, плазмидуудад антибиотикт тэсвэртэй генүүд ийм маркер болж чаддаг (recDNA агуулсан эсүүд нь тодорхой антибиотикийн дэргэд өсөх чадвараас хамааран сонгогддог). Хүссэн генийг агуулсан RecDNA-г сонгон хүлээн авагч эсүүдэд оруулна. Энэ мөчөөс эхлэн молекулын клончлол эхэлдэг - recDNA-ийн хуулбар, улмаар түүний найрлага дахь зорилтот генийн хуулбарыг олж авдаг. Зөвхөн халдвар авсан эсвэл халдвар авсан бүх эсийг салгах боломжтой бол клон тус бүр нь тусдаа эсийн колониор дүрслэгдэж, тодорхой recDNA-г агуулна. Эцсийн шатанд хүссэн генийг агуулсан клоныг тодорхойлох (хайлт) явагдана. Энэ нь recDNA-д оруулах нь түүнийг агуулсан эсийн зарим өвөрмөц шинж чанарыг (жишээлбэл, оруулсан генийн илэрхийллийн бүтээгдэхүүн) тодорхойлдог баримт дээр суурилдаг. Молекулын клончлолын туршилтанд 2 үндсэн зарчмыг баримталдаг: recDNA клонжуулалт явагддаг эсүүдийн аль нь ч нэгээс илүү плазмидын молекул эсвэл вирусын тоосонцор хүлээн авах ёсгүй; Сүүлийнх нь хуулбарлах чадвартай байх ёстой.

Генийн инженерчлэлд өргөн хүрээний плазмид ба вирусын ДНХ-ийг вектор молекул болгон ашигладаг. Хамгийн алдартай клончлох векторууд нь хэд хэдэн удамшлын маркеруудыг агуулдаг бөгөөд янз бүрийн хязгаарлалтын ферментүүдийн үйл ажиллагааны нэг цэгтэй байдаг. Ийм шаардлагыг жишээлбэл, recDNA-тай ажиллахад ашигласан аргуудыг ашиглан байгалийн гаралтай плазмидаас бүтээсэн pBR322 плазмид хамгийн сайн хангадаг; Энэ нь ампициллин ба тетрациклинд тэсвэртэй ген, мөн 19 өөр хязгаарлалтын ферментийг таних нэг цэгийг агуулдаг. Клончлох векторуудын онцгой тохиолдол бол экспрессийн векторууд бөгөөд тэдгээр нь олшрохын зэрэгцээ хүлээн авагч эсэд гадаад генийн зөв, үр дүнтэй илэрхийлэлийг баталгаажуулдаг. Зарим тохиолдолд молекулын векторууд нь гадаад ДНХ-ийг эс эсвэл вирусын геномд нэгтгэх боломжийг олгодог (тэдгээрийг интеграл вектор гэж нэрлэдэг).

Нэг хамгийн чухал ажлуудгенийн инженерчлэл - бактери эсвэл мөөгөнцрийн омог, амьтан, ургамлын эд эсийн эсийн шугам, түүнчлэн трансген ургамал, амьтдыг бий болгох (Трансген организмуудыг үзнэ үү) нь тэдгээрт клонжуулсан генийг үр дүнтэй илэрхийлэх боломжийг олгодог. Генүүдийг олон хуулбар векторуудад хувилах үед уургийн үйлдвэрлэлийн өндөр түвшинд хүрдэг, учир нь Энэ тохиолдолд зорилтот ген нь эсэд их хэмжээгээр агуулагдах болно. ДНХ-ийн кодчиллын дараалал нь эсийн РНХ полимеразаар үр дүнтэй танигдах промотерийн хяналтан дор байх нь чухал бөгөөд үүнээс үүссэн мРНХ нь харьцангуй тогтвортой бөгөөд үр дүнтэй орчуулагддаг. Үүнээс гадна хүлээн авагч эсэд нийлэгжсэн гадны уураг нь эсийн доторх протеазын нөлөөгөөр хурдан задрах ёсгүй. Трансген амьтан, ургамлыг бий болгохдоо нэвтрүүлсэн зорилтот генийн эд эсийн өвөрмөц илэрхийлэлд ихэвчлэн хүрдэг.

Генетикийн код нь бүх нийтийн шинж чанартай байдаг тул генийн илэрхийлэл нь зөвхөн түүний найрлага дахь транскрипц, орчуулгыг эхлүүлэх, дуусгах дохио байгаа эсэхээс үл хамааран тодорхойлогддог. Дээд эукариотуудын ихэнх генүүд нь тасалдалгүй экзон-интрон бүтэцтэй байдаг тул ийм генийн транскрипцийн үр дүнд угтвар дамжуулагч РНХ (мРНХ-ийн өмнөх) үүсдэг бөгөөд үүнээс дараагийн залгах явцад кодлогддоггүй дараалал - интронууд үүсдэг. хуваагдаж, боловсорч гүйцсэн мРНХ үүсдэг. Ийм генийг холбох систем байхгүй бактерийн эсүүдэд илэрхийлэх боломжгүй. Энэ саадыг даван туулахын тулд урвуу транскриптаза ашиглан гүйцсэн мРНХ молекулууд дээр ДНХ-ийн хуулбарыг (cDNA) нэгтгэж, ДНХ полимеразыг ашиглан хоёр дахь хэлхээг нэмдэг. Генийн кодчиллын дараалалд тохирсон ийм ДНХ-ийн хэлтэрхийнүүд (нитроноор тусгаарлагдхаа больсон) тохиромжтой молекул векторт оруулж болно.

Зорилтот полипептидийн амин хүчлийн дарааллыг мэддэг тул түүнийг кодлодог нуклеотидын дарааллыг нэгтгэж, эквивалент генийг олж авч, харгалзах илэрхийлэл векторт нэгтгэх боломжтой. Эквивалент генийг бий болгохдоо тэд ихэвчлэн генетикийн кодын доройтол (20 амин хүчлийг 61 кодоноор кодлодог) болон энэ генийг нэвтрүүлэхээр төлөвлөж буй эсүүдэд амин хүчил тус бүрийн кодон үүсэх давтамжийг харгалзан үздэг. , учир нь кодонуудын найрлага нь өөр өөр организмд ихээхэн ялгаатай байж болно. Зөв сонгогдсон кодонууд нь хүлээн авагчийн эс дэх зорилтот уургийн үйлдвэрлэлийг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой.

Генийн инженерчлэлийн ач холбогдол.Генетикийн инженерчлэл нь молекул биологийн туршилтын хил хязгаарыг ихээхэн өргөжүүлсэн тул үүнийг нэвтрүүлэх боломжтой болсон. янз бүрийн төрөлэсүүд гадаад ДНХ, түүний үйл ажиллагааг судлах. Энэ нь генетикийн мэдээллийн зохион байгуулалт, илэрхийллийн ерөнхий биологийн хэв маягийг тодорхойлох боломжийг олгосон янз бүрийн организмууд. Энэхүү хандлага нь биологийн идэвхт бодис, түүнчлэн функциональ идэвхтэй гадаад генийг агуулсан амьтан, ургамлуудын микробиологийн цоо шинэ үйлдвэрлэгчдийг бий болгох хэтийн төлөвийг нээж өгсөн. Интерферон, интерлейкин, пептидийн гормон, цусны хүчин зүйл зэрэг өмнө нь хүртээмжгүй байсан биологийн идэвхт олон уураг бактери, мөөгөнцөр эсвэл хөхтөн амьтдын эсүүдэд их хэмжээгээр үйлдвэрлэгдэж, анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг. Түүгээр ч барахгүй хоёр ба түүнээс дээш байгалийн уургийн шинж чанартай химер полипептидүүдийг кодлодог генийг зохиомлоор бий болгох боломжтой болсон. Энэ бүхэн биотехнологийн хөгжилд хүчтэй түлхэц өгсөн.

Генетикийн инженерчлэлийн гол объектууд нь гэдэсний савханцар (Escherichia coli) болон Bacilltis subtilis (бацилла хадлан), талх нарийн боовны мөөгөнцрийн Saccharomices cerevisiae, хөхтөн амьтдын төрөл бүрийн эсийн шугамууд юм. Генийн инженерийн нөлөөллийн объектуудын хүрээ байнга өргөжиж байна. Трансген ургамал, амьтныг бий болгох судалгааны чиглэлүүд эрчимтэй хөгжиж байна. Генийн инженерийн аргыг бий болгоход ашигладаг хамгийн шинэ үеийнхэнянз бүрийн халдварт өвчний эсрэг вакцин (тэдгээрийн эхнийх нь хүний ​​гепатит В вирусын гадаргуугийн уураг үүсгэдэг мөөгөнцрийн үндсэн дээр бүтээгдсэн). Хөхтөн амьтдын вирүс дээр суурилсан клончлох векторуудыг хөгжүүлэх, мал эмнэлэг, эмнэлгийн хэрэгцээнд зориулж амьд поливалент вакцин, хорт хавдрын хавдар, удамшлын өвчний генийн эмчилгээний молекул векторуудыг бий болгоход ихээхэн анхаарал хандуулж байна. Хүн, амьтны биед recDNA-г шууд нэвтрүүлэх, тэдгээрийн эсэд янз бүрийн халдварт бодисын эсрэгтөрөгчийн үйлдвэрлэлийг чиглүүлэх (ДНХ-ийн вакцинжуулалт) аргыг боловсруулсан. Генийн инженерчлэлийн хамгийн шинэ чиглэл бол улаан лооль, лууван, төмс, эрдэнэ шиш, шанцайны ургамал гэх мэт трансген ургамлууд дээр тулгуурлан халдвар үүсгэгч дархлаа үүсгэгч уураг үүсгэдэг хүнсний вакциныг бий болгох явдал юм.

Генийн инженерчлэлийн туршилттай холбоотой асуудал.РекДНХ олж авах анхны туршилтыг амжилттай хийсний дараа удалгүй П.Берг тэргүүтэй хэсэг эрдэмтэд генетикийн инженерчлэлийн хэд хэдэн туршилтыг явуулахыг хязгаарлахыг санал болгов. Эдгээр санаа зоволт нь гадны генетикийн мэдээлэл агуулсан организмын шинж чанарыг урьдчилан таамаглахад хэцүү байдагтай холбоотой байв. Эдгээр нь хүсээгүй шинж чанарыг олж авч, экологийн тэнцвэрийг алдагдуулж, хүн, амьтан, ургамлын ер бусын өвчин үүсэх, тархахад хүргэдэг. Үүнээс гадна амьд организмын генетикийн аппаратад хүний ​​оролцоо нь ёс суртахуунгүй бөгөөд нийгэм, ёс суртахууны хүсээгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүйг тэмдэглэв. 1975 онд Асиломар (АНУ) хотод болсон олон улсын бага хурал дээр эдгээр асуудлыг хэлэлцсэн. Үүний оролцогчид генийн инженерчлэлийн аргыг үргэлжлүүлэн ашиглах шаардлагатай гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн боловч заавал дагаж мөрдөхтодорхой дүрэм, зөвлөмжүүд. Дараа нь хэд хэдэн улс оронд тогтоосон эдгээр дүрмийг ихээхэн зөөлрүүлж, микробиологийн судалгаанд түгээмэл хэрэглэгддэг арга техник, биологийн бодисыг хүрээлэн буй орчинд тархахаас сэргийлдэг тусгай хамгаалалтын хэрэгслийг бий болгох, аюулгүй вектор, хүлээн авагч эсийг ашиглах зэрэг аргачлалд шилжүүлэв. байгалийн нөхцөлд үржихгүй.

Ихэнхдээ генийн инженерчлэлийг зөвхөн recDNA-тай ажиллах гэж ойлгодог бөгөөд "молекулын клончлол", "ДНХ-ийн клонжуулалт", "генийн клонжуулалт" гэсэн нэр томъёог генийн инженерчлэлтэй ижил утгатай үг болгон ашигладаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүх ойлголтууд нь зөвхөн бие даасан генетикийн инженерчлэлийн үйл ажиллагааны агуулгыг тусгасан байдаг тул "генийн инженерчлэл" гэсэн нэр томъёотой дүйцэхүйц биш юм. Орос улсад "генийн инженерчлэл" гэсэн нэр томъёог генийн инженерчлэлтэй ижил утгатай болгон өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нэр томъёоны семантик агуулга нь өөр өөр байдаг: генийн инженерчлэл нь шинэ генийн программ бүхий организмуудыг бий болгохыг зорьдог бол "генийн инженерчлэл" гэсэн нэр томъёо нь генийг удирдах замаар үүнийг хэрхэн хийдэгийг тайлбарладаг.

Лит.: Щелкунов С.Н. Генийн клонжуулалт. Новосибирск, 1986; ака. Генетикийн инженерчлэл. 2-р хэвлэл, Новосибирск, 2004; Watson J., Tooze J., Kurtz D. Рекомбинант ДНХ. М., 1986; ДНХ клонжуулалт. Арга зүй. М., 1988; ДНХ-ийн клонжуулалтын шинэ зүйл: Арга. М., 1989.

Генетик (генетик) инженерчлэл

Генетик (генетик) инженерчлэл– генетикийн бүтэц, удамшлын хувьд өөрчлөгдсөн организмын зохиомол бүтээн байгуулалт. Генийн инженерчлэл нь эзэн эсэд үржих чадвартай шинэ ДНХ молекулуудыг бий болгох зорилготой холбоотой молекул генетикийн хэсэг (хэрэглээний салбар) юм. Энэ тохиолдолд организмын генотип (бичил биет) -д зохиомлоор, зорилготой өөрчлөлт гарч, шинэ шинж чанар, шинж чанар үүсдэг. Генийн инженерчлэл нь генийн бүтцийг тайлах, нийлэгжүүлэх, хувилах, амьд организмын эсээс тусгаарлагдсан генийг ургамал, амьтны эсэд оруулах, тэдгээрийн генетик шинж чанарыг тусгайлан өөрчлөх үйл ажиллагааг явуулдаг.

Генийн инженерчлэлийн сайн хөгжсөн аргууд бол трансгенез, микробиологийн синтез гэх мэт.

Трансгенез- генийг нэг төрлийн организмаас нөгөөд шилжүүлэх. Трансгенезийг ферментүүд - хязгаарлах фермент ба лигазын оролцоотойгоор ДНХ-ийн хэсгүүдийг огтолж, оёх замаар гүйцэтгэдэг.

Трансгенезийн үе шатууд:

а) фермент ашиглан бактери, ургамал, амьтны эсээс генийг (ДНХ-ийн хэлтэрхий) тусгаарлах хязгаарлах ферментүүд;

б) генийг (ДНХ-ийн хэсгүүд) фермент ашиглан плазмидтай холбох (холбох). ligases;

в) хүссэн генийг агуулсан эрлийз плазмидын ДНХ-ийг эзэн эсэд нэвтрүүлэх;

г) "ДНХ код - транскрипц - орчуулга - уураг" гэсэн схемийн дагуу эзэн эсэд энэ генийг хуулбарлах (клонжуулах), түүний ажиллагааг хангах.

Генетикийн инженерийн хэрэгслүүдЭдгээр нь 1974 онд нээгдсэн ферментүүд юм. хязгаарлах ферментүүд (хязгаарлалтын эндонуклеазууд).Хязгаарлалтын ферментүүд нь ДНХ-ийн хэсгүүдийг (талбайг) таньж, ДНХ-ийн хэлхээнд зүсэлт хийдэг. Хэсэг бүрийн төгсгөлд нэг судалтай сүүл үүсдэг. наалттай төгсгөлүүд"Учир нь тэд бие биенээ нөхөх чадварын улмаас хамт байж чаддаг.

Хязгаарлалтын ферментүүд нь хоёр хэлхээтэй ДНХ-ийн ДНХ нуклеотидын тодорхой дарааллыг таньдаг. Дараа нь хязгаарлалтын фермент нь хүлээн зөвшөөрөгдсөн нуклеотидын талбайд наалдаж, түүнийг бэхэлсэн газар дээр нь таслана. Ихэнхдээ хязгаарлах ферментүүд нь ДНХ молекул дахь 4-6 хос нуклеотидын бүс нутгийг таньж, ДНХ-ийн хэлхээг хоёуланг нь эдгээр мужуудын дунд эсвэл ихэвчлэн офсетээр тасладаг. Хязгаарлалтын ферментийн жишээ: хязгаарлах фермент Эко RI, зургаан нуклеотидын ДНХ-ийн фрагментийг таних GAATTC (ДНХ-ийн хоёр хэлхээний G ба А нуклеотидын хоорондох зүсэлт); хязгаарлах фермент Хинд III AAGCTT бүсийг (ДНХ-ийн хоёр хэлхээний А ба А нуклеотидын хоорондох зүсэлт) хүлээн зөвшөөрдөг; хязгаарлах фермент Бам Би GGATCC бүсийг (ДНХ-ийн хэлхээний G ба G нуклеотидын хоорондох зүсэлт) хүлээн зөвшөөрдөг; хязгаарлах фермент Хэ III GGC хэсгийг (ДНХ-ийн хоёр хэлхээний G ба С нуклеотидын хоорондох зүсэлт) хүлээн зөвшөөрдөг; хязгаарлах фермент Hpa II CCGG бүсийг (ДНХ-ийн хоёр хэлхээний С ба С нуклеотидын хоорондох зүсэлтийн газар) танина.

Дараа нь генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн организмыг бий болгохын тулд энэ организмын эсэд хүссэн генийг нэвтрүүлэх шаардлагатай. Гадны генийг биед нэвтрүүлэх нь ашиглан хийгддэг плазмидын вектор. Вектор нь плазмид – жижиг дугуй ДНХ молекулбактерийн эсийн цитоплазмаас гаргаж авдаг. Плазмидууд- хромосомын гадна байрлах удамшлын хүчин зүйлүүдийг төлөөлдөг хромосомын гаднах ДНХ.

Цагаан будаа. 37.

А– Фермент (хязгаарлалтын эндонуклеаза ба лигаза) ашиглан бактерийн плазмид гадны ДНХ-ийг нэвтрүүлэх схем.

Б– Инсулин дааврын нийлэгжилт, вектор ДНХ үүсэх үүрэгтэй хүний ​​генийг шилжүүлэх схем.

Плазмидын шинж чанар: 1) бие даасан хуулбарлах чадвартай; 2) антибиотикийг кодлодог ген агуулсан; 3) хүлээн авагч эсийн хромосомд нэгдэх чадвартай; 4) хязгаарлах ферментээр таслагдах боломжтой ДНХ-ийн хэсгүүдийг таних; 5) хязгаарлах фермент нь плазмидыг таслан шугаман төлөвт шилжүүлж чаддаг. Судлаачид олж авахын тулд плазмидын эдгээр шинж чанарыг ашигладаг рекомбинант (эрлийз) ДНХ.

ДНХ-ийг хязгаарлах фермент ашиглан плазмид (плазмидын вектор) руу нэвтрүүлэх дараалал(Зураг 37 А):

1) хязгаарлалт– хязгаарлах ферментийн тусламжтайгаар ДНХ молекулыг огтолж, ДНХ-ийн хэлтэрхий үүсэх ба шаардлагатай генийг тусгаарлах;

2) тусгаарлагдсан генийг плазмид руу оруулах, өөрөөр хэлбэл, гадаад ДНХ-ийн фрагментийг плазмид оруулах замаар рекомбинант (эрлийз) ДНХ авах;

3) боох- ферментийн хөндлөн холбоос ligaseплазмид (вектор) ба гадаад ДНХ-ийн хэсгүүд; энэ тохиолдолд вектор ба гадаад ДНХ-ийн төгсгөлүүд ("наалдамхай төгсгөлүүд" гэж нэрлэгддэг) бие биенээ нөхдөг;

4) хувиргалт- өөр эсийн (хүлээн авагч эс), ялангуяа бактерийн эсийн геномд рекомбинант плазмидыг нэвтрүүлэх.

Плазмидууд нь эмчилсэн нянгийн зөвхөн нэг хэсгийг нэвт шингээдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хувирсан бактери нь плазмидтай хамт тодорхой антибиотикт тэсвэртэй болдог бөгөөд энэ нь антибиотик агуулсан орчинд үхдэг хувираагүй бактериас салгах боломжийг олгодог. Хувирсан бактери тус бүр дээр байрлуулсан шим тэжээлийн орчин, үржиж, олон мянган үр удмын колони үүсгэдэг - клон.

5) скрининг- Хүссэн гентэй плазмид агуулсан хувирсан бактерийн дотроос сонгох.

Трансген амьтан ба ургамал

Клончлогдсон генийг хөхтөн амьтдын өндөг эсвэл ургамлын протопластанд (эсийн ханагүй тусгаарлагдсан эс) бичил тарилга ашиглан нэвтрүүлж, дараа нь тэдгээрээс амьтан, ургамлыг ургуулж, геномд нь гадны генүүд ажилладаг. Геномыг нь генийн инженерчлэлийн аргаар өөрчилсөн ургамал, амьтдыг нэрлэдэг трансген байгууллага (трансген ургамал, амьтан), учир нь энэ нь гадны ген агуулдаг. Трансген хулгана, туулай, гахай, хонь гарган авсан. Тэдний геном нь бактери, хөхтөн амьтан, хүний ​​генийг агуулдаг. Холбоогүй зүйлээс ген агуулсан трансген ургамлыг (эрдэнэ шиш, чинжүү, улаан лооль, улаан буудай, хөх тариа, буурцагт ургамал, төмс гэх мэт) гарган авсан. Трансген ургамлууд нь гербицид, шавьж, борооны таагүй нөхцөл зэрэгт тэсвэртэй, хөдөө аж ахуйн олон ургамлын удамшлыг өөрчлөх асуудал аажмаар шийдэгдэж байна.

Хромосомын генетик зураг. Генийн эмчилгээ

Хромосомын генетикийн зураг нь диаграмм юм харьцангуй байрлалижил холбоос бүлэгт генүүд. Ийм газрын зургийг хос гомолог хромосом бүрт эмхэтгэсэн. Генетикийн зураг нь хромосом дээрх генүүдийн дараалал ба тэдгээрийн хоорондын зайг (тодорхой генүүдийн хоорондын кроссингын хувь) харуулдаг. Тиймээс гормон, уураг, эмийг нэгтгэх чадвартай бичил биетний шинэ омгийг бий болгох нь бичил биетний генетикийн газрын талаархи мэдлэг дээр суурилдаг. Хүний генетикийн зураг нь анагаах ухааны генетикийн хувьд зайлшгүй шаардлагатай. Тодорхой хромосом дээр генийг нутагшуулах талаархи мэдлэгийг хэд хэдэн удамшлын өвчний оношлогоо, түүнчлэн генийн бүтэц, үйл ажиллагааг засах генийн эмчилгээнд ашигладаг.

Генийн эмчилгээ -гэмтэлтэй генийг бүрэн бүтэн генээр солих, эсвэл бүтцийг нь засах.

Удамшлын, онкологийн болон насжилттай холбоотой өвчинтэй тэмцэхийн тулд хүний ​​эд эсэд аюулгүй генийн эмчилгээний аргуудыг боловсруулж байна. Генийн эмчилгээний аргуудыг ашиглан бие махбодид цэгийн мутаци үүссэн согогтой генийг бүрэн бүтэн генээр солих боломжтой. Өнөө үед эрдэмтэд арга барилыг эзэмшиж байна хүний ​​био аюулгүй байдал:хүний ​​биеийн эсэд шаардлагатай генийг нэвтрүүлэх. Энэ нь удамшлын олон өвчнөөс ангижрах боломжийг олгоно.

Микробиологийн синтез

Генийн инженерийн аргуудыг хэрэгжүүлэх боломжтой болгосон микробиологийн синтез(Зураг 37 B). Генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан микробиологичид бактерийн омгийг олж авч чадсан бөгөөд үүний ачаар микробиологийн синтез амжилттай явагдсан. Үүнийг хийхийн тулд плазмид агуулаагүй шаардлагатай бактерийн эсийг сонгоно. Хөгжлийг тодорхойлдог нуклеотидын өгөгдсөн дараалал бүхий ДНХ молекулууд тусгаарлагдсан байдаг хүссэн тэмдэг. Нэгдсэн ДНХ-ийн хэсэг (геном) бүхий плазмидыг бактерийн эсэд нэвтрүүлж, дотор нь ДНХ-ийн хэсэг ажиллаж эхэлдэг (хуулбарлах, транскрипц, орчуулга хийх процессууд), шаардлагатай уураг (интерферон, генферон, иммуноглобулин, инсулин, соматотропин гэх мэт) бактерийн эсэд нийлэгждэг. Гормон (инсулин, соматотропин), олон тооны амин хүчил, антибиотик, вакцин гэх мэтийг үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр олж авдаг Ийм бактери нь үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үржиж, шаардлагатай уураг үүсгэдэг.

Генетикийн аргыг ашиглан Pseudomonas denitrificans бичил биетний омгийг олж авсан бөгөөд энэ нь анхны хэлбэрээс хэдэн арван дахин их витамин С, В витамин үүсгэдэг; Micrococcus glutamicus нянгийн шинэ омог нь лизин үүсгэдэг нянгийн анхны (зэрлэг) өсгөвөрөөс хэдэн зуу дахин илүү амин хүчлийн лизин ялгаруулдаг.

Эсийн инженерчлэл

Эсийн инженерчлэл– эс буюу эд эсийг тусгай хиймэл орчинд тариалах, тэдгээрийг эрлийзжүүлэх, хромосомыг орлуулах, тэдгээрээс эрлийз ургуулах замаар шинэ төрлийн эсийг бий болгох аргыг боловсруулах.

1. Эд эс өсгөвөрлөх арга

Энэ арга нь бичил цаг уурын тохиромжтой нөхцөлд тусгаарлагдсан эс эсвэл эд эсийн хиймэл тэжээлт орчинд тариалахаас бүрдэнэ. Тариалангийн үр дүнд ургамлын эсүүд эсвэл эд эсийн хэсгүүд нь бүхэл бүтэн ургамал болж сэргээгддэг. Бие даасан эс эсвэл эд эсийн микроклоноор үржүүлснээр (ихэвчлэн иш, үндэсийн оройн меристем) олон ашигтай ургамлыг олж авах боломжтой. Гоёл чимэглэлийн, соёлын болон эмийн ургамлыг нөхөн сэргээх бичил цаг уурын нөхцөл, шим тэжээлийн орчинг туршилтаар сонгодог. Эдийн өсгөвөрийг мөн олж авахад ашигладаг диплоид ургамаланхны гаплоид хэлбэрийг колхицинаар эмчилсний дараа.

2. Соматик эрлийзжилт

Соматик эрлийзжилт нь эрлийз эсийг үйлдвэрлэх, тэдгээрээс - шинэ хэлбэрүүд; өндөгийг зохиомлоор бордох.

Эд эсийн өсгөвөрт янз бүрийн эсийн протопласуудыг (цөм ба цитоплазм) нэгтгэн шинэ эрлийз ургамал олж авах. Протопластуудыг нэгтгэхийн тулд ургамлын эсийн ханыг ферментийн тусламжтайгаар устгаж, тусгаарлагдсан протопластыг олж авдаг. Ийм протопластыг тариалах үед янз бүрийн төрөлургамал нийлж, шинэ ашигтай шинж чанартай хэлбэрийг үүсгэдэг. Өндөгний зохиомол бордолт нь in vitro бордооны (IVF) аргыг ашиглан хийгддэг бөгөөд энэ нь үр хөврөлийг хөгжлийн эхний үе шатанд суулгаж, үр хөврөлийг дараа нь суулгаж, хүний ​​үргүйдлийн зарим хэлбэрийг даван туулах боломжийг олгодог.

3. Хромосомын инженерчлэл- ургамлын эсэд бие даасан хромосомыг солих эсвэл шинээр нэмэх. Диплоидууд хос гомолог хромосомтой байдаг ба ийм организмуудыг диомик гэж нэрлэдэг. Хэрэв нэг хосод нэг хромосом үлдсэн бол моносоми үүсдэг. Хэрэв та аль нэг хос дээр гурав дахь гомолог хромосомыг нэмбэл трисомик үүснэ гэх мэт. Нэг зүйлийн бие даасан хромосомыг өөр зүйлийн хромосомоор солих боломжтой. Хүлээн авсан хэлбэрүүдийг орлуулах гэж нэрлэдэг.

.(Эх сурвалж: "Биологи. Орчин үеийн зурагт нэвтэрхий толь." Ерөнхий редактор А.П. Горкин; М.: Росман, 2006.)

Бусад толь бичгүүдээс "генийн инженерчлэл" гэж юу болохыг хараарай.

Генетикийн инженерчлэл- хүлээн авагч эсэд нөхөн үржих, ажиллах чадвартай генетикийн материалын шинэ хослолыг (рекомбинант ДНХ) in vitro-д чиглэсэн зорилготой бүтээхтэй холбоотой молекул генетикийн салбар. Эх сурвалж… Норматив, техникийн баримт бичгийн нэр томъёоны толь бичиг-лавлах ном

Генийн инженерчлэлтэй адилхан... Том нэвтэрхий толь бичиг

1996 оны 6-р сарын 5-ны өдрийн Генийн инженерийн үйл ажиллагааны чиглэлээр төрийн зохицуулалтын тухай Холбооны хуулийн тодорхойлолтын дагуу техник, арга, технологийг багтаасан багц. ... дагуу рекомбинант рибонуклеин ба дезоксирибонуклеины хүчлийг үйлдвэрлэх технологи. Хуулийн толь бичиг

ГЕНЕТИК ИНЖЕНЕРИНГ буюу ДНХ (дезоксирибонуклеины хүчил) молекулыг хүссэн генээр бүтээж, улмаар нян, мөөгөнцөр (мөөгөнцөр), ургамал, хөхтөн амьтны эсэд оруулж, хүссэн уураг гаргаж авах арга техник юм. Арга зүй ...... Шинжлэх ухаан, техникийн нэвтэрхий толь бичиг

NK-ийг удирдах арга техникийг боловсруулдаг генетикийн салбар бөгөөд эдгээр аргуудыг генетикийн судалгаа, холимог геном бүхий организм, түүний дотор анагаах ухаан, үндэсний эдийн засагт тустай организмуудыг олж авахад ашигладаг. (Эх сурвалж: "Нэр томъёоны тайлбар толь... ... Микробиологийн толь бичиг

Генетикийн инженерчлэл- рекомбинант рибонуклеин ба дезоксирибонуклеины хүчлийг гаргаж авах, биеэс генийг тусгаарлах, генийг удирдах, бусад организмд нэвтрүүлэх технологи зэрэг арга, технологийн цогц;... Эх сурвалж ... Албан ёсны нэр томъёо

генетикийн инженерчлэл- - Биотехнологийн сэдвүүд EN биомолекулын инженерчлэл ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага

ГЕНИЙН ИНЖЕНЕРЧИЛГЭЭ- техник, арга, технологийн багц, үүнд. рекомбинант рибонуклеин (РНХ) ба дезоксирибонуклеин (ДНХ) хүчлүүдийг гаргаж авах, биеэс генийг тусгаарлах, генийг удирдах, бусад биед нэвтрүүлэх технологи... ... Хууль эрх зүйн нэвтэрхий толь бичиг

Генийн инженерчлэл гэдэг нэр томьёо Англи хэл дээрх генийн инженерчлэл Ижил нэршил генийн инженерчлэл Товчилсон нэр томъёо генийн дамжуулалт, биоинженерчлэл, биологийн мотор, геном, ДНХ, РНХ, олигонуклеотид, плазмид, фермент, генийн эмчилгээ ... Нанотехнологийн нэвтэрхий толь бичиг

Генийн инженерчлэлтэй адилхан. * * * ГЕНИЙН ИНЖЕНЕРИЙН ГЕНЕТИЙН ИНЖЕНЕР, генийн инженерчлэлтэй ижил (ГЕНЕТИЙН ИНЖЕНЕРчлэлийг үзнэ үү) ... Нэвтэрхий толь бичиг

генетикийн инженерчлэл- Генийн инженерчлэл Генийн инженерчлэл Рекомбинант ДНХ технологи. Биохими, генетикийн аргыг ашиглан хромосомын материалыг өөрчлөх нь эсийн үндсэн удамшлын бодис юм. Хромосомын материал нь... Нанотехнологийн англи-орос тайлбар толь бичиг. - М.

Номууд

• Биотехнологийн генийн инженерчлэл. Сурах бичиг, Журавлева Галина Анатольевна. "Биотехнологийн генийн инженерчлэл" сурах бичгийг 020400 "Биологи" мэргэжлээр Дээд мэргэжлийн боловсролын Холбооны улсын боловсролын стандартын дагуу бэлтгэсэн бөгөөд Биологийн факультетэд 10 гаруй жил уншсан лекц дээр үндэслэсэн болно.

ОХУ-ын Хөдөө аж ахуйн яам

Дээд мэргэжлийн боловсролын холбооны улсын боловсролын байгууллага "Уралын улсын хөдөө аж ахуйн академи"

"Мал эмнэлгийн генетик" чиглэлээр

сэдвээр: "Генений инженерчлэл - одоо ба ирээдүй"

Дууссан:

FVM оюутан

2-р курс 2-р бүлэг 3-р бүлэг

Шмакова Т.С.

Шалгасан:

Ерофеева Л.Ф.

Екатеринбург 2008 он

Танилцуулга

1. Генетикийн инженерчлэлийн аргууд

2. Генийн инженерчлэлийн ололт амжилт

3. Генийн инженерчлэл: давуу болон сул талууд

4. Генийн инженерчлэлийн хэтийн төлөв

Ашигласан уран зохиолын жагсаалт

Танилцуулга

Генетикийн инженерчлэл– рекомбинант РНХ ба ДНХ авах, организмаас (эсээс) генийг тусгаарлах, генийг удирдах, бусад организмд нэвтрүүлэх техник, арга, технологийн цогц. Генийн инженерчлэл нь өөрчлөгдсөн организмын хүссэн чанарыг олж авахад үйлчилдэг.

Генетикийн инженерчлэлгэдэг нь өргөн утгаараа шинжлэх ухаан биш, биотехнологийн хэрэглүүр, ийм төрлийн судалгааг ашигладаг биологийн шинжлэх ухаанмолекул биологи, цитологи, генетик, микробиологи гэх мэт. Хамгийн их тод үйл явдалХамгийн их анхаарлыг татсан бөгөөд үр дагаварт нь маш чухал ач холбогдолтой байсан нь амьд организмын удамшлыг хянах аргуудыг бий болгож, "ариун ариун газар" руу нэвтэрч хянах арга замыг бий болгосон цуврал нээлтүүд байв. амьд эс - түүний генетик аппарат руу.

Биохими, молекул биологи, генетикийн талаарх бидний мэдлэгийн өнөөгийн түвшин нь шинэ биотехнологийн амжилттай хөгжилд найдах боломжийг бидэнд олгодог. генетикийн инженерчлэл, өөрөөр хэлбэл in vitro үйл ажиллагааны тусламжтайгаар генетикийн мэдээллийг нэг организмаас нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог аргуудын багц. Ген шилжүүлэх нь төрөл зүйл хоорондын саад бэрхшээлийг даван туулах, нэг организмын бие даасан удамшлын шинж чанарыг нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог. Генийн инженерчлэлийн зорилго бол үлгэр домгийг бодит болгох биш, харин үйлдвэрлэлийн хэмжээнд зарим "хүний" уураг үйлдвэрлэх чадвартай эсийг (гол төлөв бактерийн) олж авах явдал юм.

1. Генетикийн инженерчлэлийн аргууд

Генийн инженерчлэлийн хамгийн түгээмэл арга бол рекомбинант авах арга юм, i.e. гадны ген, плазмид агуулсан. Плазмидууд нь хэд хэдэн хос нуклеотидуудаас тогтсон дугуй хэлбэртэй хоёр судалтай ДНХ молекулууд юм. Плазмидууд нь нянгийн эсэд үндсэн ДНХ молекулаас өөр хугацаанд хуулбарлагддаг (өөрөөр хэлбэл үрждэг) бие даасан генетикийн элементүүд юм. Плазмидууд нь эсийн ДНХ-ийн багахан хэсгийг эзэлдэг ч эмэнд тэсвэртэй ген гэх мэт нянгийн амин чухал генийг агуулдаг. Төрөл бүрийн плазмидууд нь бактерийн эсрэг эсэргүүцэх өөр өөр генийг агуулдаг.

Эдгээр эмийн ихэнх нь антибиотикийг хүн, гэрийн тэжээвэр амьтдын олон тооны өвчнийг эмчлэхэд ашигладаг. Өөр өөр плазмид агуулсан нян нь янз бүрийн антибиотик, давсанд тэсвэртэй болдог хүнд металлууд. Тодорхой антибиотик нь нянгийн эсэд үйлчлэхэд түүнийг эсэргүүцэх чадвартай плазмидууд бактерийн дунд хурдан тархаж, тэднийг амьд байлгадаг. Плазмидуудын энгийн байдал, нянгийн нэвчилтийг хялбархан ашигладаг генетикийн инженерүүдгенийг бактерийн эсэд нэвтрүүлэхэд зориулагдсан дээд организмууд.

Ферментүүд - хязгаарлах эндонуклеазууд буюу рестритаза нь генийн инженерчлэлийн хүчирхэг хэрэгсэл юм. Хязгаарлалт гэдэг нь шууд утгаараа "хязгаарлалт" гэсэн утгатай. Бактерийн эсүүд нь вирусын халдварыг хязгаарлахад зайлшгүй шаардлагатай гадны, ялангуяа фаг, ДНХ-ийг устгах хязгаарлах ферментийг үүсгэдэг. Хязгаарлалтын ферментүүд нь тодорхой нуклеотидын дарааллыг таньж, таних талбайн төвөөс ижил зайд ДНХ-ийн хэлхээнд тэгш хэмтэй, ташуу зайтай завсарлага үүсгэдэг. Үүний үр дүнд хязгаарлагдмал ДНХ-ийн фрагмент бүрийн төгсгөлд богино нэг судалтай "сүүл" (мөн "наалдамхай" төгсгөл гэж нэрлэдэг) үүсдэг.

Клонжуулалт гэж нэрлэгддэг бактерийг олж авах бүх үйл явц нь дараалсан үе шатуудаас бүрдэнэ.

1. Хязгаарлалт - хязгаарлах ферментийн тусламжтайгаар хүний ​​ДНХ-ийг олон өөр хэсгүүдэд хуваах, гэхдээ ижил "наалдамхай" төгсгөлтэй. Плазмидын ДНХ-ийг ижил хязгаарлалтын ферментээр таслах замаар ижил төгсгөлүүдийг олж авдаг.

2. Ligation – ферментийн лигазатай “наалдамхай үзүүрүүдийг холбосон” улмаас хүний ​​ДНХ-ийн хэсгүүдийг плазмидуудад оруулах.

3. Трансформаци - тусгай аргаар эмчилсэн бактерийн эсүүдэд рекомбинант плазмидыг нэвтрүүлэх - ингэснээр тэдгээр нь богино хугацаамакромолекулуудыг нэвчүүлэх чадвартай болсон. Гэсэн хэдий ч плазмидууд нь эмчилсэн нянгийн зөвхөн нэг хэсгийг нэвт шингээдэг. Хувирсан бактери нь плазмидтай хамт тодорхой антибиотикт тэсвэртэй болдог. Энэ нь тэднийг энэ антибиотик агуулсан орчинд үхдэг хувираагүй бактериас салгах боломжийг олгодог. Үүнийг хийхийн тулд бактерийг шим тэжээлийн орчинд тарьж, өмнө нь шингэлсэн тул тарих үед эсүүд бие биенээсээ нэлээд зайтай байдаг. Өөрчлөгдсөн бактери бүр үржиж, олон мянган удамшлын колони буюу клон үүсгэдэг.

4. Скрининг – хүний ​​хүссэн генийг тээж буй эдгээр бактериудын клонуудаас сонгох. Үүнийг хийхийн тулд бүх бактерийн колони тусгай шүүлтүүрээр хучигдсан байдаг. Үүнийг арилгахад клон бүрийн зарим эсүүд шүүлтүүрт наалддаг тул колонийн ул мөр үлдээдэг. Дараа нь молекулын гибридизаци хийдэг. Шүүлтүүрүүд нь цацраг идэвхт шошготой датчик агуулсан уусмалд дүрнэ. Зонд нь хүссэн генийн хэсгийг нөхдөг полинуклеотид юм. Энэ нь зөвхөн хүссэн генийг агуулсан рекомбинант плазмидуудтай эрлийзждэг. Гибридизацийн дараа рентген гэрэл зургийн хальсыг харанхуйд шүүлтүүр дээр байрлуулж, хэдхэн цагийн дараа боловсруулдаг. Кино дээрх гэрэлтсэн хэсгүүдийн байрлал нь хувирсан бактерийн олон клонуудын дотроос хүссэн гентэй плазмидтай хүмүүсийг олох боломжийг олгодог.

Хүссэн генийг хязгаарлах фермент ашиглан таслах нь үргэлж боломжгүй байдаг. Тиймээс зарим тохиолдолд клончлох үйл явц нь хүссэн генийг зорилтот олж авахаас эхэлдэг. Үүний тулд энэ генийн транскрипцийн хуулбар болох мРНХ-г хүний ​​эсээс тусгаарлаж, урвуу транскриптаза ферментийн тусламжтайгаар түүнд нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээ нийлэгжүүлдэг. Дараа нь ДНХ-ийн синтезийн загвар болсон мРНХ нь ДНХ-ийн хэлхээтэй хосолсон РНХ-ийн хэлхээг гидролиз хийх тусгай ферментээр устгадаг. Үлдсэн ДНХ-ийн хэлхээ нь урвуу транскриптазын синтезийн загвар болж, ДНХ-ийн хоёр дахь хэлхээнд нэмэлт үүрэг гүйцэтгэдэг.

Үүссэн ДНХ-ийн давхар мушгиа нь с-ДНХ (нэмэлт ДНХ) гэж нэрлэгддэг. Энэ нь мРНХ-г уншиж, урвуу транскриптаза бүхий системд оруулсан гентэй тохирч байна. Энэхүү c-ДНХ нь плазмид руу ордог бөгөөд энэ нь бактерийг хувиргаж, зөвхөн хүний ​​сонгосон генийг агуулсан клон үүсгэдэг.

Ген шилжүүлгийг хийхийн тулд та дараах үйлдлүүдийг хийх ёстой.

· Шилжүүлэн суулгах зориулалттай генийн бактери, амьтан, ургамлын эсээс тусгаарлах.

· Өөр зүйлийн геномд зориулагдсан генийг нэвтрүүлэх тусгай генетик бүтцийг бий болгох.

·Удамшлын бүтцийг эхлээд эсэд, дараа нь өөр зүйлийн геномд оруулж, өөрчлөгдсөн эсийг бүхэл бүтэн организм болгон өсгөх.

2. Генийн инженерчлэлийн ололт амжилт

генетикийн инженер биотехнологийн удамшлын

Одоо тэд генийг нэгтгэх боломжтой болсон бөгөөд бактерид нэвтрүүлсэн ийм нийлэгжүүлсэн генийн тусламжтайгаар олон тооны бодис, тухайлбал гормон, интерфероныг олж авдаг. Тэдний үйлдвэрлэл нь биотехнологийн чухал салбар болсон.

Тиймээс 1980 онд өсөлтийн даавар - соматотропиныг Escherichia coli бактериас гаргаж авсан. Генийн инженерчлэлийг хөгжүүлэхээс өмнө шарилын булчирхайн булчирхайгаас тусгаарлагдсан байв. Тусгайлан боловсруулсан бактерийн эсэд нийлэгжсэн соматотропин нь илт давуу талтай: энэ нь их хэмжээгээр байдаг, түүний бэлдмэлүүд нь биохимийн хувьд цэвэр, вирусын бохирдлоос ангид байдаг.

1982 онд хүний ​​инсулины ген агуулсан бактериас инсулин даавар үйлдвэрлэж эхэлсэн. Энэ үеийг хүртэл нядалсан үхэр, гахайн нойр булчирхайгаас инсулиныг ялгаж авдаг байсан нь хэцүү бөгөөд үнэтэй байдаг.

Вирусын халдварын хариуд бие махбодид нийлэгждэг уураг болох интерфероныг одоо хорт хавдар, ДОХ-ын эмчилгээнд хэрэглэх боломжтой гэж судалж байна. Нэг литр бактерийн өсгөвөрт хангалттай хэмжээний интерфероныг олж авахын тулд хэдэн мянган литр хүний ​​цус шаардлагатай болно. Энэ бодисыг олноор нь үйлдвэрлэсний үр ашиг нь маш их байх нь ойлгомжтой. Чихрийн шижин өвчнийг эмчлэхэд шаардлагатай микробиологийн синтезийн үндсэн дээр гаргаж авсан инсулин нь маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Генетикийн инженерчлэлийг мөн ДОХ-ыг үүсгэдэг хүний ​​дархлал хомсдолын вирус (ХДХВ)-ын эсрэг үр нөлөөг нь шалгах зорилгоор хэд хэдэн вакциныг бий болгоход ашигласан.

Рекомбинант ДНХ-тэй холбоотой анагаах ухааны өөр нэг ирээдүйтэй чиглэл бол генийн эмчилгээ юм. Туршилтын шатнаас хараахан гараагүй байгаа эдгээр бүтээлүүдэд хавдрын эсрэг хүчирхэг ферментийг кодлодог генийн инженерчлэлийн хуулбарыг бие махбодид оруулж, хавдартай тэмцэж байна. Дархлалын тогтолцооны удамшлын эмгэгтэй тэмцэхэд генийн эмчилгээг мөн ашиглаж эхэлсэн.

Хөдөө аж ахуйд олон арван хүнсний болон тэжээлийн ургамлыг генетикийн хувьд өөрчилсөн. Мал аж ахуйд биотехнологийн аргаар үйлдвэрлэсэн өсөлтийн гормоныг хэрэглэснээр сүүний гарц нэмэгдсэн; Генийн өөрчлөлттэй вирус ашиглан гахайн герпесийн эсрэг вакцин бүтээжээ.

3. Генетикийн инженерчлэл: давуу болон сул талууд

Генийн судалгаа, туршилтын үр өгөөж илт байгаа хэдий ч “Генетикийн инженерчлэл” гэдэг ухагдахуун нь янз бүрийн хардлага, айдас төрүүлж, түгшүүр төрүүлж, улс төрийн хэрүүлийн сэдэв болоод байна. Жишээлбэл, хүний ​​биед хорт хавдар үүсгэдэг зарим вирус нь хүний ​​​​биед эсвэл арьсан дээр амьдардаг бактериудад нэвтэрч, улмаар энэ нян хорт хавдар үүсгэдэг гэж олон хүн айдаг. Мөн эсэргүүцлийн генийг зөөвөрлөх плазмид байж болно эм, пневмококк руу тарьж, улмаар пневмококк антибиотикт тэсвэртэй болж, уушгины үрэвслийг эмчлэх боломжгүй болно. Энэ төрлийн аюулууд гарцаагүй бий.

Генетикийн инженерчлэл нь амьдралыг өөрчлөх хүчирхэг арга боловч түүний боломж нь аюултай байж болох бөгөөд хамгийн түрүүнд анхаарах зүйл бол үүнтэй холбоотой нарийн төвөгтэй, урьдчилан таамаглахад хэцүү нөлөө юм. болзошгүй нөлөөбайгаль орчинд. Нарийн төвөгтэй сонгомол гербицидийг бодвол үйлдвэрлэхэд хямд боловч ашигтай ургамлыг хогийн ургамлын хамт устгадаг тул хөдөө аж ахуйн технологид ашиглах боломжгүй хор гэж төсөөлөөд үз дээ. Одоо улаан буудайнд ген нэвтэрсэн гэж төсөөлөөд үз дээ, энэ хорд тэсвэртэй болгодог. Тариаланчдад трансген улаан буудай тарьсан тариаланчид үхэлд хүргэх хороор тоос хүртэж, орлогоо нэмэгдүүлж, харин байгаль орчинд нөхөж баршгүй хор хөнөөл учруулдаг. Нөгөөтэйгүүр, генетикчид гербицид шаарддаггүй үр тариа ургуулж чадвал эсрэг үр дүнд хүрч чадна.

Генийн инженерчлэл нь хүн төрөлхтөнд өвөрмөц сорилтыг тулгасан. Генийн инженерчлэл бидэнд юу авчирдаг вэ, аз жаргал эсвэл золгүй явдал уу? ТУХАЙ болзошгүй аюулХүний эрүүл мэндэд тустай генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнийг дэлхий нийт хэдийнэ бүрээ хийж байна. Эрдэмтдийн дунд энэ талаар тодорхой, нэгдсэн санал бодол байдаггүй. Зарим нь генийн инженерчлэл хүн төрөлхтнийг өлсгөлөнгөөс аварна гэж зарим нь генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүн дэлхий дээрх бүх амьдралыг хүнтэй хамт устгана гэж үздэг. Үүнд оролцсон эрдэмтэд генийн өөрчлөлттэй ургамлууд нь ердийн ургамлаас илүү үр өгөөжтэй, пестицидэд илүү тэсвэртэй, эдийн засгийн хувьд илүү ашигтай байдаг гэж мэдэгджээ. Тиймээс тэд ирээдүй юм. Гэсэн хэдий ч энэ бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэгчидтэй холбоогүй мэргэжилтнүүд өөдрөг үзэлтэй байдаггүй.

Генетикийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнийг хэрэглэсний үр дүнд гарч болох урт хугацааны үр дагаврыг урьдчилан таамаглах одоогоорбүрэн боломжгүй. Өнөөдөр нийт хүнсний 80 орчим хувийг үйлдвэрлэдэг АНУ-д GM бүтээгдэхүүнд (генийн өөрчлөлттэй) харьцангуй тайван ханддаг. генетикийн үр тариа. Европ үүнд туйлын сөрөг ханддаг. Юу идэж байгаагаа мэдэхийг хүссэн олон нийт, хэрэглэгчийн байгууллагуудын шахалтаар зарим улс (Австри, Франц, Грек, Их Британи, Люксембург) ийм төрлийн бүтээгдэхүүнийг импортлохыг хориглосон.

Бусад нь генийн өөрчлөлттэй хүнсийг шошголох хатуу шаардлага тавьсан нь ханган нийлүүлэгчдэд төдийлөн таалагдаагүй нь ойлгомжтой. 2000 оны 7-р сарын 1-нд Орос улс сав баглаа боодол дээр тусгай анхааруулах шошго байхгүй генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүнийг худалдаалахыг хориглов. GM бүтээгдэхүүний болзошгүй аюулын талаар түгшүүр зарласан анхны эрдэмтдийн нэг бол Британийн профессор Арпад Пуштай юм. Тэр тэднийг "зомби хоол" гэж нэрлэсэн. Ийм дүгнэлтийг генийн өөрчлөлттэй хоолоор тэжээсэн харханд хийсэн туршилтын үр дүнгээс гаргажээ. Амьтад ходоод гэдэсний зам, элэг, бахлуур, дэлүү зэрэгт бүхэл бүтэн ноцтой өөрчлөлтүүдийг мэдэрсэн. Хамгийн их санаа зовоосон зүйл бол хархны тархины хэмжээ багассан явдал байв.

Эрдэмтэд генийн өөрчлөлттэй ургамлын тусламжтайгаар ургацын алдагдлыг бууруулах боломжтой гэж үзэж байна. Өнөөдөр Орост Колорадогийн төмсний цохыг тэсвэрлэх чадвартай америк төмсний туршилт дуусч байна. Энэ жил зөвшөөрөл авах болов уу. аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл. Ийм сортуудад нэг чухал "гэхдээ" байдаг. Ургамлыг аливаа хортон шавьжийг эсэргүүцэх чадвар нь эрс нэмэгдвэл хоёр, гурван үеийн дараа энэ хортон шавьж нь ургамалд дасан зохицож, илүү ихээр залгих болно. Тиймээс тэсвэртэй төмс нь дэлхий дээр урьд өмнө хэзээ ч тулгарч байгаагүй түрэмгий хортон шавьжийг үүсгэж болзошгүй юм.

4. Генийн инженерчлэлийн хэтийн төлөв

Генетикчдийн жинхэнэ олдвор бол модны давирхайн чулуужсан хув байв. Эрт дээр үед шавьж, цэцгийн тоос, мөөгөнцрийн спор, ургамлын үлдэгдэл ихэвчлэн хөлддөг байв. Урсдаг давирхай нь олзлогдогсдоо бүрхсэн, мөн биологийн материалаюулгүй, аюулгүй хүлээж байна орчин үеийн судлаачид. Мөн 1990 онд Калифорнийн их сургуулийн Жорж О.Пойнар шуугиан тарьсан нээлт хийжээ. Тэрээр 40 сая жилийн өмнө хуванд баригдсан морин шоргоолжийг судалснаар маш сайн хадгалагдсан удамшлын мэдээллийг олж авсан байна. Хожим нь Поинар 120 сая жилийн өмнө амьдарч байсан зэрлэг хорхойн ДНХ-ийг хуваас тусгаарлаж чадсан! Одоо олон эрдэмтэд үлэг гүрвэл, эртний гүрвэл, мамонтуудыг амилуулахаар ажиллаж байна. Энэ нь хэдхэн жилийн өмнөх шиг гайхалтай санагдахаа больсон. Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд амьтдын амилалт дээр зогсох бодолгүй байна. Хэрэв та тэднийг амилуулж чадвал хүмүүстэй адил зүйлийг хийж болно.

Шинжлэх ухааны хөгжил нь бидэнд муу, сайн аль алиныг нь бий болгодог. Тиймээс бид юу хийх нь чухал зөв сонголт. Гол бэрхшээл нь улс төрийн шинж чанартай - энэ өгүүлбэрт "бид" гэж хэн бэ гэсэн асуултыг шийдвэрлэх явдал юм. Хэрэв энэ асуудлыг зах зээлийн асуудалд үлдээвэл байгаль орчны урт хугацааны эрх ашиг хохирох магадлалтай. Гэхдээ үүнийг амьдралын бусад олон зүйлийн талаар хэлж болно.

Ашигласан уран зохиолын жагсаалт

1. Нейман Б.Я. Микробын үйлдвэрлэл. - Мэдлэг, 1983.

2. Рувинский А.О. Ерөнхий биологи. - Гэгээрэл, 1994 он.

3. Чебышев Н.В. Биологи. - Шинэ давалгаа, 2005.

ГЕНИЙН ИНЖЕНЕРЧИЛГЭЭ(син. генетикийн инженерчлэл) - молекул биологи, генетикийн судалгааны чиглэл, эцсийн зорилгоЭнэ нь лабораторийн техникийг ашиглан шинэ, тэр дундаа байгальд олдоогүй, удамшлын шинж чанарыг хослуулсан организмуудыг үйлдвэрлэх явдал юм. Г-ийн зүрхэнд ба. Энэ нь молекул биологи, генетикийн хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилтын ачаар нуклейн хүчлийн хэлтэрхийнүүдтэй зорилтот заль мэх хийх боломж юм. Эдгээр ололт амжилтууд нь генетикийн кодын түгээмэл байдлыг бий болгох явдал юм (харна уу), өөрөөр хэлбэл бүх амьд организмд уургийн молекул дахь ижил амин хүчлийг ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд ижил нуклеотидын дарааллаар кодлодог; Судлаачдад нуклейн хүчлийн бие даасан ген эсвэл фрагментийг тусгаарлагдсан хэлбэрээр авах, нуклейн хүчлийн фрагментуудыг in vitro нийлэгжүүлэх, үүссэн хэсгүүдийг нэгтгэх боломжийг олгодог ферментийн багцыг өгсөн генетик энзимологийн амжилтууд. ганц бүтэн. Тиймээс G. болон тусламжтайгаар биеийн удамшлын шинж чанарыг өөрчлөх. Төрөл бүрийн хэлтэрхийнээс шинэ генетикийн материалыг бий болгож, энэ материалыг хүлээн авагч организмд нэвтрүүлж, түүний үйл ажиллагаа, тогтвортой удамшлын нөхцлийг бүрдүүлдэг.

Генийг олж авах арга замуудын нэг бол химийн арга юм. синтез. АНУ-д А.Холлигийн дараа, ЗХУ-д А.А.Баев болон бусад судлаачид янз бүрийн тээврийн RBHAs (tRNAs) бүтцийг тайлж чадсан, X. Корана нар хим. талх нарийн боовны мөөгөнцрийн аланин тРНХ-ийг кодлох ДНХ-ийн нийлэгжилт.

Гэхдээ хиймэл генийн нийлэгжилтийн хамгийн үр дүнтэй арга бол Д.Балтимор, Х.Темин нарын нээсэн РНХ-аас хамааралтай ДНХ полимераза (урвуу транскриптаза) ферментийг онкоген вируст хэрэглэхтэй холбоотой юм (үзнэ үү). Энэ ферментийг шувууны миелобластозын вирус, Роус саркома вирус, хулганы лейкемийн вирус зэрэг РНХ агуулсан хорт хавдар үүсгэгч вирүсээр халдварлагдсан эсүүдээс тусгаарлаж, цэвэршүүлсэн. Урвуу транскриптаза нь элч РНХ (мРНХ) загвар дээр ДНХ-ийн нийлэгжилтийг баталгаажуулдаг. ДНХ-ийн синтезийн загвар болгон мРНХ молекулыг ашиглах нь дээд организмын бие даасан бүтцийн генийн зохиомол синтезийг ихээхэн хөнгөвчилдөг. азотын суурьмРНХ молекулд харгалзах бүтцийн генүүдийн азотын суурийн дарааллын яг хуулбар байдаг бөгөөд янз бүрийн мРНХ молекулуудыг тусгаарлах техник нь нэлээд сайн хөгжсөн байдаг. Хүн, амьтан, шувууны гемоглобины нэг хэсэг болох глобины уургийн мРНХ, нүдний линзний уураг мРНХ, иммуноглобин мРНХ, өвөрмөц уургийн мРНХ-г тусгаарлах дэвшил. хорт хавдар(миелома) нь урвуу транскриптаза ашиглан эдгээр уургийн заримыг кодлодог генийн бүтцийн хэсгийг нэгтгэх боломжийг олгосон.

Гэсэн хэдий ч биед бүтцийн генүүд нь зохицуулалтын генүүдтэй хамт ажилладаг бөгөөд нуклеотидын дараалал нь мРНХ молекулаар үрждэггүй. Тиймээс эдгээр аргуудын аль нь ч бүтцийн болон зохицуулалтын генийн багцыг нэгтгэх боломжийг олгодоггүй. Энэ асуудлыг шийдэх нь хувь хүний ​​генийг тусгаарлах аргыг боловсруулсны дараа боломжтой болсон. Бактерийн генийг тусгаарлахын тулд нянгийн хромосомоос хамааралгүйгээр хуулбарлах боломжтой жижиг ДНХ агуулсан цитоплазмын бүтцийг ашигладаг (Хуулбарлах хэсгийг үзнэ үү). Эдгээр бүтэц нь бактерийн хромосомоос гадуурх генетикийн нэг бүлэг - плазмидуудыг бүрдүүлдэг (Пласмидуудыг үзнэ үү). Тэдгээрийн зарим нь бактерийн хромосомд нэгдэж, дараа нь аяндаа эсвэл өдөөгч бодисын нөлөөн дор, жишээлбэл. Хэт ягаан туяаны цацраг нь хромосомоос цитоплазм руу шилжиж, эзэн эсийн зэргэлдээх хромосомын генийг авч явдаг. Ийм шинж чанартай бактерийн хромосомоос гадуурх генетикийн элементүүдийг эписом гэж нэрлэдэг [F. Жейкоб, Воллман (Э. Воллман)]. Эпизомд (харна уу) дунд зэргийн фагууд (Бактериофаг-ыг үзнэ үү), бактерийн бэлгийн хүчин зүйл, бичил биетний эмэнд тэсвэртэй хүчин зүйлүүд (харна уу), бактериоциноген хүчин зүйлүүд (харна уу). Цитоплазмд эписомоор баригдсан генүүд тэдгээрийн дотор хуулбарлагддаг бөгөөд ихэвчлэн олон хуулбар үүсгэдэг. Плазмид, ялангуяа дунд зэргийн фагуудыг тусгаарлах, бактерийн хромосомын генетик материалыг зөөвөрлөх, бактериофагийн геномд багтсан бактерийн эсийн хромосомын фрагментийг тусгаарлах үр дүнтэй аргыг боловсруулахыг 1969 онд J. Beckwith et al. ., лактозын опероныг тусгаарлах - E. coli-ээр лактозыг шингээхэд шаардлагатай синтезийн ферментийг хянадаг бүлэг генүүд. Үүнтэй төстэй аргыг тирозин нийлэгжилтийг хянадаг генийг тусгаарлаж, цэвэршүүлэхэд ашигласан. РНХ шилжүүлэх Escherichia coli (Рибонуклейн хүчлийг үзнэ үү).

Плазмидуудыг ашиглах нь бараг бүх бактерийн генийг тусгаарлагдсан хэлбэрээр олж авах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр ДНХ молекулыг бий болгох боломжийг олгодог. янз бүрийн эх сурвалж. Ийм эрлийз бүтэц нь эсэд ихээхэн хэмжээгээр хуримтлагдаж чаддаг, учир нь олон плазмидууд нь тодорхой нөхцөлд бактерийн цитоплазмд эрчимтэй хуулбарлагдаж, хэдэн арван, зуу, бүр хэдэн мянган хуулбар үүсгэдэг.

Г.-ийн амжилт ба. өөр өөр генетикийн бүтцийг нэгтгэх арга техникийг хөгжүүлэхтэй холбоотой эх сурвалжууднэг ДНХ молекулд. In vitro эрлийз молекулыг бүтээхэд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэсэн нь хязгаарлах эндонуклеазуудыг ашиглах явдал байв - ДНХ-ийн молекулуудыг нарийн тодорхойлогдсон газруудад огтлох чадвартай тусгай ферментүүд. Ийм ферментийг Haemophilus influenzae, Serratia marcescens болон бусад бичил биетний эсүүдээс тодорхой эмэнд үзүүлэх нянгийн эсэргүүцлийг тодорхойлдог R төрлийн плазмид агуулсан гэдэсний савханцар эсээс олжээ. Энэ төрлийн хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг ферментүүдийн нэг нь E. coli эсэд RI плазмидын нийлэгжүүлсэн хязгаарлалтын эндонуклеаза EcoRI юм. Фермент нь зургаан хос нуклеотидын өвөрмөц дараалал бүхий ДНХ-ийн хэсгийг таньж, энэ хэсгийн давхар хэлхээтэй ДНХ-ийн бүтцийг тасласнаар дөрвөн нуклеотидын нэг судалтай төгсгөлүүд (наалдамхай төгсгөл гэж нэрлэгддэг) хоёр талдаа үүсдэг. Фермент нь ДНХ-ийн молекулуудыг гарал үүслээс нь үл хамааран нарийн тодорхойлсон аргаар тасалдаг тул ферментийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн бүх ДНХ-ийн хэсгүүд ижил наалдамхай үзүүртэй байх болно. Аливаа ДНХ-ийн хэсгүүдийн нэмэлт наалдамхай төгсгөлүүд нь устөрөгчийн холбоогоор нэгдэж, эрлийз дугуй хэлбэртэй ДНХ үүсгэдэг (Зураг). Эрлийз ДНХ-ийн молекулыг тогтворжуулахын тулд өөр нэг ферментийг ашигладаг - полинуклеотидын лигаз нь ковалент холбоо, хязгаарлалтын ферментээр эвдэрсэн. EcoRI-ийн тусгайлан хүлээн зөвшөөрсөн дараалал нь ДНХ-д 4000-16,000 үндсэн хосоос илүүгүй тохиолддог. Тиймээс EcoRI-ийн нөлөөн дор үүссэн ДНХ-ийн хэсэг нь ферментийн нөлөөнд автаагүй дор хаяж нэг генийг агуулж болно (нэг ген нь дунджаар 1000-1500 хос нуклеотид агуулдаг).

Хязгаарлалтын эндонуклеаз болон бусад хэд хэдэн ферментийг ашиглах нь нарийн төвөгтэй рекомбинант ДНХ авах боломжтой болгодог. П.Бэргийн удирдлаган дор АНУ-ын хэсэг судлаачид гурван эх сурвалжаас авсан генетикийн мэдээллийг нэг ДНХ молекул болгон нэгтгэж чадсан: онкоген SV40 симиан вирусын бүрэн геном (харна уу), дунд зэргийн бактериофагийн геномын нэг хэсэг, λ ба. галактозыг шингээх үүрэгтэй E. coli генийн бүлэг. Бүтээсэн рекомбинант молекулыг функциональ үйл ажиллагаанд туршиж үзээгүй, учир нь энэ ажлын зохиогчид болзошгүй аюулхүний ​​гэдэс дотор амьдардаг нянгийн популяцид амьтдын онкоген вирусын тархалт. Цэвэршүүлсэн вирусын ДНХ нь хөхтөн амьтдын янз бүрийн эсүүдэд нэвтэрч, тэдгээрээс тогтвортой удамшдаг болохыг мэддэг.

Функциональ идэвхтэй эрлийз ДНХ молекулуудыг анх удаа АНУ-д С.Коэн нар бүтээжээ. Коэний бүлэг филогенетикийн хувьд бие биенээсээ улам алслагдсан зүйлүүдээс тусгаарлагдсан ДНХ-ийн молекулуудыг нэгтгэх, клонжуулах (сонгомол хуримтлал) асуудлыг тууштай шийдэж байв. Клончлох үйл явц нь ихэвчлэн хязгаарлалтын эндонуклеазуудыг ашиглан янз бүрийн эх сурвалжаас ДНХ-г хэсэгчлэн хувааж, дараа нь эдгээр хэсгүүдийг in vitro болгон нэгтгэдэг. ерөнхий бүтэцмөн Коэний туршилтаар гэдэсний савханцар болох хүлээн авагч организмд тарьсан. Рекомбинант ДНХ молекулуудыг ашиглан хэд хэдэн төрлийн бактерийн эсийг (түүний дотор Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus) хувиргах боломжтой болох нь тогтоогдсон (Өөрчлөлтийг үзнэ үү). Энэ тохиолдолд эрлийз молекулын плазмидын хэсэг (эсвэл өөр өөр эх үүсвэрээс авсан хоёр плазмидыг эрлийз молекулд нэгтгэсэн бол плазмидын аль нэг нь) векторын үүрэг гүйцэтгэдэг, өөрөөр хэлбэл филогенетикийн хувьд гадны генетик материалыг хүлээн авагч эсүүдэд шилжүүлэхийг баталгаажуулдаг. ба тэдгээрийн дотор нөхөн үржихүй. Коэн нар вектор болгон ашигласан анхны плазмид бол тетрациклинд бактерийн эсэргүүцлийг хянадаг in vitro аргаар олж авсан pSC101 плазмид байв. Энэхүү жижиг плазмид нь ердөө 8000 үндсэн хосоос бүрддэг. Энэ нь зөвхөн нэг хэсэгт EcoRI ферментийн халдлагад өртдөг бөгөөд фермент нь плазмидын E. coli эсүүдэд дараа нь хуулбарлах, тетрациклиний эсэргүүцлийг хянах чадварыг гэмтээхгүй. Эдгээр шинж чанарууд нь эрлийз ДНХ молекулуудыг in vitro бүтээхэд ашиглах боломжтой болсон. Эхний үе шатанд янз бүрийн төрлийн бактериас, дараа нь дээд организмаас тусгаарлагдсан плазмидын ДНХ-ийг pSC101-д хавсаргав. Ийнхүү "химерик" плазмидууд (өөрөөр хэлбэл байгалийн нөхцөлд үүсэх чадваргүй) бий болсон бөгөөд тэдгээрийн нийлэгжилтийг хянадаг сарвуутай мэлхийн Xenopus laevis-ийн өндөгний эсийн ДНХ-ийн хэсэг болох Escherichia coli-ийн генетик материалыг нэгтгэсэн. рибосомын РНХ ба ДНХ-ийн хэсэг далайн хорхойгистоны уураг эсвэл хулганы митохондрийн ДНХ-ийн нийлэгжилтийг хянадаг. Ийм эрлийз, "химер" плазмидуудыг нэвтрүүлсэн E. coli эсүүдэд дээд организмын генийн үйл ажиллагааг бүртгэсэн.

Эсэд ердөө 4-6 хувь байдаг pSC101-ээс ялгаатай нь вектор болгон ашигладаг бусад плазмидууд нь тодорхой нөхцөлд хэд хэдэн удаа хуулбарлаж, нэг эсэд хэдэн мянган хуулбар үүсгэдэг. Ийм шинж чанарыг жишээлбэл, колицины нийлэгжилтийг хянадаг ColEI плазмид эзэмшдэг (Бактериоциногенийг үзнэ үү). pSC101-тэй адил ColEI нь зөвхөн нэг хэсэгт EcoRl ферментээр таслагдах ба EcoRI-тай эмчилсэн гадаад ДНХ нь наалдамхай төгсгөлтэй шугаман молекулд амархан холбогддог. Тиймээс гэдэсний савханцарын триптофан опероны генийг CoEI-тэй "холбох" боломжтой болсон. Үүсгэсэн эрлийз плазмидын олон хуулбарыг агуулсан эсүүдэд триптофан биосинтезийн генээр хянагддаг ферментийн уургийн үйлдвэрлэл огцом нэмэгдсэн. In vitro системд ColEI плазмидыг тодорхой R хүчин зүйл болон дунд зэргийн фагтай холбох боломжтой байв. Үүнтэй төстэй ажлыг анх ЗХУ-д академич А.А.баев, профессор С.И.Алиханян нарын удирдлаган дор хийж байжээ. ColEI ба R хүчин зүйлсээр үүсгэгдсэн хосолсон вектор плазмидууд нь ColEI зэрэг бактерийн эсүүдэд эрчимтэй үржих чадвартай бөгөөд үүний зэрэгцээ антибиотикт эсийн эсэргүүцлийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь эрлийз плазмидыг тээдэг нянгийн сонголтыг ихээхэн хялбаршуулдаг.

Дунд зэргийн фагуудыг мөн вектор болгон ашигладаг. In vitro системд бактерийн ген, бусад фагийн ДНХ эсвэл дээд организмын (жишээлбэл, Дрозофила жимсний ялаагийн ДНХ) бүтцэд нь багтсан эрлийз бактериофагийн тоосонцоруудыг бүтээсэн.

Эрлийз ДНХ-ийн функциональ үйл ажиллагаа нь тэдгээрийг хүлээн авагч организмын эсүүдэд шилжүүлэх, эдгээр эсүүдэд дараа нь үржүүлэх (олшруулах) боломжоор тодорхойлогддог. Дээр дурьдсанчлан зөвхөн бактери төдийгүй дээд организмын эсүүд нь хүлээн авагч болгон үр дүнтэй ашиглагдаж байгаа боловч өнөөг хүртэл зөвхөн биеийн гадна ургуулсан эдийн өсгөвөр хэлбэрээр байдаг. Бактерийн генийг эсэд зөөвөрлөж буй фагуудаас ДНХ нэвтэрч болзошгүй гэсэн шинж тэмдгүүд байдаг. холбогч эдхүний ​​(фибробластууд) протопласт эсвэл ургамлын эсийн ялгагдаагүй өсгөвөрт (callus). 1971 онд Амер. судлаач S. R. Merril нар удамшлын согогийг засах туршилтын талаар мэдээлсэн - галактоземи (харна уу) дамжуулагч фагийн ДНХ-д багтсан бактерийн галактозын генийг "өвчтэй" эсүүдэд нэвтрүүлэх. Үүний үр дүнд галактоземи бүхий өвчтөний эсүүд бета-D-галактоз-1-фосфат уридилтрансфераза ферментийн доголдолтой, галактозыг задлах чадваргүй, галактозын оролцоотойгоор хэвийн өсөх чадвараа сэргээж, урьд өмнө нь ферментийн идэвхгүй байсан эсүүд бүртгэгдсэн байна. тэдгээрийн ханданд. Үүнтэй төстэй үр дүнг Ж.Хорст нар энэ ферментийн ноцтой дутагдалаар тодорхойлогддог ерөнхий ганглозидозтой өвчтөний фибробластуудад бета-галактозидазын синтезийг хянадаг бактерийн генийг нэвтрүүлэх үед олж авсан. Мунён (В. Мунён) болон түүний хамтран зүтгэгчид. герпес вирус ашиглан тэд тимидин киназын нийлэгжилтийг хянадаг генийг хүний ​​эсээс хулганы эсүүдэд шилжүүлж, энэ ферментийг нийлэгжүүлэх согогтой хулганы фибробластуудын чадварыг сэргээсэн.

Хүн, амьтан, ургамлын эсийн өсгөвөрт генетикийн мэдээллийг дамжуулах нэг арга бол эрлийзжилт юм соматик эсүүд, Ephrussi (V. Ephrussi) болон Barski (G. Barski) нар боловсруулсан. Энэ аргын үр нөлөөг идэвхигүй болгосон Сендайн параинфлуенза вирусын тоосонцор нь янз бүрийн эх сурвалжаас эсийн нэгдэх давтамжийг нэмэгдүүлснийг олж мэдсэнээр ихээхэн нэмэгдсэн. Тусгаарлагдсан хятад шишүүхэй хромосомоос бие даасан генийг хулганы холбогч эдийн эсүүдэд шилжүүлэх боломжийг харуулсан. Хүний хромосомын аль хэсгийг устгаж, нэг хэсэг нь үйл ажиллагааны идэвхтэй хэвээр байгаа нь хүн, хулгана эсийн эрлийзийг тодорхойлсон. Эсийн бичил мэс заслын техникийг хөгжүүлснээр шилжүүлэн суулгах боломжтой болсон эсийн цөмсоматик эсүүдээс бордсон өндөг рүү орж, үр дүнд нь яг ижил организмуудыг олж авдаг. Эсийн эрлийзжилт нь мэлхийн үр хөврөлийн эсэд хүний ​​глобины нийлэгжилтийг өдөөх боломжтой болсон. Эдгээр бүх жишээнүүд нь Г-ын боломжуудыг харуулж байна.

Г-ийн практик ач холбогдол ба. Анагаах ухаан нь хүний ​​​​удамшлын бодисын солилцооны согогийг засах (Генийн эмчилгээг үзнэ үү), эмгэг төрүүлэгч чанараа алдсан бичил биетнийг бий болгох, гэхдээ дархлаа үүсгэх чадварыг хадгалах, антибиотик, амин хүчил, гормон, витамин, фермент, иммуноглобулины нийлэгжилттэй холбоотой юм. , гэх мэт холбогдох генийг агуулсан бичил биетний хэрэглээнд үндэслэсэн. Онцгой үр дүнг ойрын ирээдүйд G. болон. ургамал. Г.-ийн аргуудыг ашиглах ба. Тэд агаар мандлын азотыг шингээж, ургамлын гаралтай хүнсний уургийн найрлагыг сайжруулах чадвартай ургамлыг бий болгохыг хичээж байна. Эдгээр асуудлыг амжилттай шийдвэрлэх нь ургамлын бүтээмжийг эрс нэмэгдүүлж, ашигт малтмалын азотын үйлдвэрлэл, хэрэглээг бууруулж, улмаар хүрээлэн буй орчныг эрс сайжруулах болно (харна уу). Амьтан, ургамлын төрөл зүйл хоорондын саад бэрхшээлийг даван туулж, цоо шинэ хэлбэрийг бий болгох боломжийг судалж байна. Гэсэн хэдий ч Г.-г үнэлэхдээ ба. Яаж шинэ хэлбэрАмьд байгалийг хөгжүүлэхдээ түүний биологи, анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй дахь хувьсгалт үүрэг төдийгүй түүний хөгжилтэй холбоотойгоор үүсэх эмгэг төрүүлэгч бичил биетний шинэ хэлбэрүүд үүсэх, эрлийз ДНХ-ийн тархах аюул зэргийг харгалзан үзэх ёстой. Хүнд амьдардаг бактерийн популяци дахь онкоген вирус гэх мэт. Мэдээжийн хэрэг, шинжлэх ухааны ололт, тэр дундаа геологийн ололтыг хүнлэг бус, бусдын бус зорилгоор зориудаар ашиглах нь зөвхөн хүний ​​сайн сайхны төлөө золиослогдсон нийгэмд л боломжтой. түрэмгийлэл.

Нэмэлт материалаас

Генетикийн инженерчлэл нь молекул биологи, генетикийн чиглэлээр хурдацтай хөгжиж буй судалгааны арга хэвээр байна. "Генетикийн инженерчлэл" ба "генийн инженерчлэл" гэсэн ойлголтууд нь бүрэн ижил утгатай биш гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь генийн инженерчлэлтэй холбоотой судалгаа нь зөвхөн генийг өөрчлөх замаар хязгаарлагдахгүй. Одоогийн байдлаар генийн инженерчлэлийн аргууд нь хамгийн гүн гүнзгий, нарийн судалгаа хийх боломжийг олгодог нарийвчилсан шинжилгээбайгалийн нуклейн хүчил - генетикийн мэдээллийг хадгалах, дамжуулах, хэрэгжүүлэх үүрэгтэй бодисууд (харна уу. Нуклейн хүчил.), түүнчлэн байгальд байдаггүй өөрчлөгдсөн эсвэл цоо шинэ генүүд (Генийг үзнэ үү), генүүдийн хослолыг бий болгож, амьд эсэд өндөр үр дүнтэйгээр илэрхийлэх (Генийн илэрхийлэлийг үзнэ үү). Тодорхойлолтоос практик ололт амжилтдахь генетикийн инженерчлэл сүүлийн арван жилХамгийн чухал нь биологийн идэвхт уураг - инсулин (харна уу), интерферон (харна уу), өсөлтийн даавар (Соматотроп гормоныг үзнэ үү) гэх мэт үйлдвэрлэгчдийг бий болгох, түүнчлэн бодисын солилцооны эдгээр хэсгүүдийг идэвхжүүлэх генетикийн инженерчлэлийн аргыг боловсруулах, бага молекул жинтэй биологийн идэвхт бодис үүсэхтэй холбоотой. Ийм аргаар генетик, селекцийн уламжлалт аргаар үржүүлсэн эдгээр бодисыг үйлдвэрлэгчдээс хэд дахин илүү үр дүнтэй тодорхой антибиотик, амин хүчил, витамин үйлдвэрлэгчдийг олж авсан. Гепатит, томуу, герпес, шүлхийн вирүсийн эсрэг цэвэр уургийн вакцин авах аргыг боловсруулж байгаа бөгөөд геном нь генийг кодлодог вакцинжуулалтыг ашиглах санааг хэрэгжүүлж байна; бусад вирусын (жишээлбэл, гепатит, томуугийн вирус) уургийн нийлэгжилт: Ийм аргаар үүсгэгдсэн вирусын эсрэг вакцинжуулалтын үр дүнд бие нь салхин цэцэг өвчний эсрэг дархлааг бий болгодог бөгөөд энэ вирусын улмаас үүссэн гепатит, томуу эсвэл бусад өвчний эсрэг дархлаа бий болдог. , уураг нь суулгасан генээр кодлогдсон байдаг.

Генетикийн инженерчлэлийн гол "хэрэгсэл" болох хязгаарлах эндонуклеаз, хязгаарлалт ферментийн дэлхийн цуглуулга ихээхэн нэмэгдсэн. Ойролцоогоор "танидаг" 400 гаруй хязгаарлалтын ферментийг тусгаарласан. ДНХ-ийн молекул дахь бүтцийн хувьд өөр өөр 100 өвөрмөц бүс (талбай) (Дезоксирибонуклеины хүчлийг үзнэ үү) ба эдгээр газруудад ДНХ-ийн полинуклеотидын гинжийг таслах. Ийм нэг фермент эсвэл хэд хэдэн хязгаарлалтын ферментийн хослолыг ашиглан бараг ямар ч генийг нэг буюу хэд хэдэн ДНХ-ийн хэлтэрхий (хязгаарлалтын фрагмент гэж нэрлэдэг) тусгаарлаж болно. Энэ нь генийг тусгаарлах төдийгүй тэдний ажлыг идэвхжүүлэх, генийн бүтэц, молекулын орчныг шинжлэхэд генийн инженерчлэлийн боломжийг өргөжүүлсэн. Өгөгдсөн нуклеотидын дараалал бүхий бүхэл генийг нийлэгжүүлэх аргуудыг боловсруулсан бөгөөд янз бүрийн зохицуулалтын нуклеотидын дарааллаар нийлэгжсэн болон байгалийн генийг нийлүүлэх, генийн хатуу тодорхойлогдсон хэсгүүдэд дан нуклеотидыг солих, оруулах, устгах, богиносгох эсвэл бүрэн гүйцэд хийх боломжтой болсон; түүний нуклеотидын гинж нь нэг нуклеотидын нарийвчлалтай.

Генийн инженерчлэлийн ололт нь дээд организмын, түүний дотор хүний ​​​​эсийн удамшлын механизмын зохион байгуулалт, үйл ажиллагаанд нэвтэрсэн явдал байв. Өндөр эукариотууд дээр генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан хамгийн сонирхолтой мэдээллийг олж авсан. Генийн инженерчлэлийн амжилт нь ДНХ-ийн бие даасан хэсгүүдийг (ген) үр дүнтэй клонжуулах (үржүүлэх), эдгээр генээр кодлогдсон уургийг нэгтгэх боломжийг олгодог шинэ тусгай векторуудыг үйлдвэрлэхтэй ихээхэн холбоотой юм.

ДНХ-ийн векторуудтай холбогдсон хязгаарлалтын фрагментуудыг амьд эс болгон хувилдаг бөгөөд ийм векторууд эсэд олон хуулбараар үржих (хуулбарлах) чадварыг ашиглана. Клончлох хэсгүүдийн хэмжээ, судалгааны зорилгоос хамааран дөрвөн төрлийн векторыг ашигладаг - плазмид (харна уу), фаг (Бактериофаг үзнэ үү), космид эсвэл нэг судалтай ДНХ бүхий фагийн дериватив.

Харьцангуй жижиг ДНХ-ийн хэсгүүдийг (10 мянган суурь хос хүртэл) клонжуулахын тулд плазмидын векторуудыг (pBR322, pAT 153, pUR250, pUC19 гэх мэт) ашигладаг. Генийн инженерчлэлийн ололт амжилт сүүлийн жилүүдэдЭнэ нь геномын хэсэг нь гадаад ДНХ-ийн фрагментээр солигдсон фаг X (Charon 4A, gtwes-B) дээр суурилсан векторуудыг үйлдвэрлэх явдал байв. Эрлийз геномыг уургийн бүрхүүлд зохиомлоор "савласан" ба бактери нь энэхүү сэргээн босгосон фагаар халдварладаг. Эсэд нөхөн үржих явцад хэдэн мянган хуулбар үүсгэж, сэргээн босгосон фаг нь түүнийг задалж, өсгөвөрлөх орчинд гаргадаг. Ийм векторуудыг ашиглан 10-25 мянган суурь хос урттай ДНХ-ийн хэлтэрхийг хувилдаг.

Космидын векторууд (pIB8, MUA-3) нь фаг X ба плазмидын эрлийз юм. Тэд гэж нэрлэгддэг зүйлийг агуулдаг. Фагийн геномыг уургийн бүрхүүлд савлахад шаардлагатай фагийн ДНХ-ийн COS дараалал ба сансрын векторуудыг плазмидтай ижил аргаар бактериудад хуулбарлах боломжийг олгодог плазмидын ДНХ-ийн хэсэг. Тиймээс үүссэн рекомбинант геном нь бактериофаг шиг өндөр үр дүнтэй бактерийг халдварладаг боловч бактерийн эсийг үхэлгүйгээр плазмид хэлбэрээр үржүүлдэг. Космидуудыг 35-45 мянган хос урттай ДНХ-ийн фрагментийг хувилахад ашигладаг.

Нэг судалтай ДНХ (M13 mp8, M13, mp73 гэх мэт) бүхий фагийн дериватив болох векторуудыг M13 бактериофагийн дугуй ДНХ молекул дээр үндэслэн бүтээдэг. Гадаад ДНХ-ийг нэгтгэхийн тулд хуулбарлах давхар судалтай фагийн ДНХ молекулыг ашигладаг. Бактерийн эсэд гадны DIC агуулсан вектор нэвтэрч, рекомбинант молекулууд нь эсийг задлахгүйгээр үржиж, нэг судалтай ДНХ молекул бүхий вирусын тоосонцор хэлбэрээр өсгөвөрлөх орчинд "нахиалах" болно. Эдгээр векторууд нь ДНХ-ийн хэсгүүдийг (300-400 хос нуклеотид хүртэл) клонжуулахад ашиглагддаг.

Генийн инженерчлэлд шаардлагатай генийг харгалзах рекомбинант ДНХ молекулуудыг хувилж, ийм клоныг сонгох замаар олж авдаг. Дээд организм ба хүний ​​генийг клонжуулж, E. coli-д (ихэвчлэн ийм зорилгоор ашигладаг) илэрхийлэл хийх боломжгүй тохиолдолд клончлох, сонгох процедурыг хэд хэдэн үе шаттайгаар явуулдаг. Эхний шатанд тэд гэж нэрлэгддэг зүйлийг бий болгодог. ДНХ-ийн хэлтэрхий (эсийн геномоос шууд хувилсан) эсвэл холбогдох элч РНХ-ийн хувилсан ДНХ-ийн хуулбараас (cDNA) генийн номын сан. Геномын ДНХ-ийн хэлтэрхий ба харгалзах cDNA-ийн бүтцийг харьцуулснаар удамшлын материалын зохион байгуулалт, удамшлын өвчний хувьд удамшлын материалын гажиг шинж чанарын талаар чухал мэдээллийг олж авдаг. өвчин. Орчин үеийн арга техникийг ашиглан генийн сангаас шаардлагатай генийг хүрээлэн буй геномын хэсгүүдийн хамт гаргаж авах боломжтой. Одоогийн байдлаар олон бичил биетэн, ургамал, амьтдын (хүн, хөхтөн амьтад) генийн бүрэн сангууд бий болсон. Хүний ДНХ-ийн хэдэн зуун ген болон бусад нуклеотидын дарааллыг аль хэдийн хувилж, тодорхой хэмжээгээр судалсан.

Генийн инженерийн судалгааны боломжууд нь зөвхөн генийг хувилах, олж авах замаар хязгаарлагдахгүй их тоотүүний хуулбарууд. Ихэнхдээ генийг клонжуулахаас гадна түүний эсэд агуулагдах мэдээллийг баталгаажуулах, өөрөөр хэлбэл энэ генээр кодлогдсон уургийн полипептидийн гинжин хэлхээний амин хүчлийн дараалалд агуулагдах мэдээллийг хэрэгжүүлэх шаардлагатай байдаг. Хэрэв бактерийн эсэд нэвтрүүлсэн генийг ижил (эсвэл ижил төстэй) зүйлийн бактериас гаргаж авсан бол түүний илэрхийлэлийг хянадаг зохицуулалтын элементүүдээр генийг тусгаарлахад хангалттай. Гэсэн хэдий ч цөөн хэдэн үл хамаарах зүйлийг эс тооцвол бие биенээсээ хувьслын хувьд алслагдсан организмуудын зохицуулалтын нуклеотидын дараалал нь бие биенээсээ солигддоггүй. Тиймээс, жишээ нь, E. coli эсэд эукариот генийн илэрхийлэлд хүрэхийн тулд зохицуулалтын бүсийг түүнээс салгаж, ийм генийн бүтцийн хэсгийг зохицуулалтын бүсэд (тодорхой зайд) хавсаргана. бактерийн генийн. Молекулын төгсгөлөөс эхлэн давхар судалтай шугаман ДНХ молекулын хоёр хэлхээг гидролизлэх өвөрмөц шинж чанартай Ba131 нуклеаза ферментийг нээсний дараа энэ техникийг хөгжүүлэхэд мэдэгдэхүйц ахиц дэвшил гарсан. ” ДНХ-ийн фрагментийн төгсгөлөөс ямар ч урттай нуклеотидын дараалал. Одоогийн байдлаар эдгээр хязгаарлалтын ферментүүдийг ашиглан бүтцийн болон зохицуулалтын бүс нутгийг тусад нь тусгаарлаж, "таних" газрууд нь полинуклеотидын гинжин хэлхээнд хамгийн амжилттай байрладаг бөгөөд дараа нь "нэмэлт" нуклеотидын дарааллыг арилгаж, эукариот генийн бүтцийн бүсийг холбодог. бактерийн генийн зохицуулалтын бүс рүү. Ийм байдлаар зөвхөн бактерийн эсэд эукариот генийг илэрхийлэхээс гадна эсрэгээр дээд ба доод эукариотуудын эсэд бактерийн генийг бий болгох боломжтой юм.

Генийн инженерчлэлийн амжилт нь ДНХ молекул дахь нуклеотидын дарааллыг (дараалал) тодорхойлох аргуудыг боловсруулж, сайжруулахтай нягт холбоотой юм. Судлаачдын мэдэлд байгаа маш олон тооны хязгаарлах ферментүүд нь тодорхой ДНХ-ийн фрагментуудыг үнэмлэхүй өвөрмөц байдлаар тусгаарлах боломжийг олгодог бөгөөд клончлох аргыг боловсруулж, сайжруулснаар шинжилгээнд шаардагдах хэмжээгээр өвөрмөц генийн хэсгүүдийг авах боломжтой болгодог. ДНХ-ийн дарааллын аргууд нь маш үр дүнтэй болох нь батлагдсан тул ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг тодорхойлох замаар харгалзах РНХ молекул дахь нуклеотидын дараалал, нийлэгжүүлсэн уургийн молекул дахь амин хүчлийн үлдэгдлийн дарааллын талаар мэдээлэл авдаг. ДНХ-ийн дарааллын үр дүнг боловсруулахдаа компьютерийг өргөн ашигладаг. Туршилтын олж авсан өгөгдлийг илүү бүрэн гүйцэд, хурдан тайлбарлахын тулд нуклеотидын дарааллын үндэсний болон олон улсын компьютерийн "банк"-уудыг бий болгож байна. Одоогийн байдлаар хэд хэдэн бактерийн плазмид, вирусын геномын бүрэн нуклеотидын дарааллыг тодорхойлсон бөгөөд эхлээд бие даасан хромосомын нуклеотидын бүрэн дарааллыг, дараа нь дээд организмын, түүний дотор хүний ​​​​бүхэл бүтэн геномыг тодорхойлох асуудал аль хэдийн тавигдаж байна. шийдэгдсэн.

Генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан хүний ​​генийн тодорхой хэсгүүдийн бүтцийн хазайлтыг илрүүлсэн нь удамшлын өвчний шалтгаан болсон. Ихэнхдээ энэ аргыг гэж нэрлэдэг. б багцын шинжилгээ. Тусгаарлагдсан эсийн ДНХ нь хязгаарлах ферментийн гидролизд өртөж, үүссэн хэсгүүдийг агароз эсвэл полиакриламид гель дэх электрофорез ашиглан хэмжээгээр нь ялгадаг. Тусгаарлагдсан хэсгүүдийг тусгайлан боловсруулсан хроматографийн цаас, нитроцеллюлоз эсвэл нейлон шүүлтүүрт шилжүүлж ("дахин хэвлэсэн") ба дахин электрофорезийн аргаар тусгаарлана. Бие даасан фракцуудад тохирсон, ижил төстэй ДНХ-ийн хэлтэрхий агуулсан электрофореграммын хэсгүүдийг таслав; Электроферограммын зүссэн хэсгүүдийг урьд нь хувилсан ген эсвэл түүний хэсэг, эсвэл химийн аргаар олж авсан генээр өсгөвөрлөнө. цацраг идэвхт шошго агуулсан нуклеотидын дарааллаар нийлэгждэг. Шошготой ДНХ нь зөвхөн нэмэлт нуклеотидын дараалал бүхий шинжилгээнд хамрагдсан эсийн ДНХ-ийн хэсгүүдтэй холбогддог. Тогтмол шошгоны тархалт, хэмжээг нормтой харьцуулахад өөрчлөх нь ойролцоох шинжлэгдсэн ген эсвэл нуклеотидын дарааллыг өөрчлөх боломжийг бидэнд олгодог.

ДНХ-ийн молекул дахь хязгаарлалтын ферментүүдийн "таних" цэгүүд жигд бус байрладаг тул эдгээр ферментүүдээр гидролизжих үед ДНХ молекул нь янз бүрийн урттай хэд хэдэн хэсгүүдэд хуваагддаг. ДНХ-ийн бүтцийг өөрчлөх, үүний үр дүнд одоо байгаа "таних" хэсгүүд алга болох эсвэл шинээр гарч ирэх нь эдгээр хэсгүүдийн багцыг (хязгаарлалтын хэлтэрхий гэж нэрлэдэг) өөрчлөхөд хүргэдэг, өөрөөр хэлбэл хязгаарлалтын фрагментийн урт гарч ирдэг. полиморфизм (RFR). ДНХ-ийн молекул дахь дахин зохион байгуулалт нь нийлэгжилтийн процесс эсвэл кодлогдсон уургийн бүтцэд өөрчлөлт оруулах эсвэл үүсгэхгүй байж болно; Өөрчлөлтийг үүсгэдэггүй дахин зохион байгуулалт нь дийлэнх бөгөөд тэдгээр нь хэвийн RFLP үүсгэдэг. RFLP нь тодорхой генетик шинж чанартай болох нь тогтоогдсон. Одоогийн байдлаар RFLP шинжилгээ нь хүний ​​генетик, анагаах ухааны генетикт хэрэглэгддэг хамгийн үнэн зөв аргуудын нэг болжээ. Хэд хэдэн удамшлын өвчний хувьд RFLP хэлбэрийг тодорхойлсон бөгөөд энэ нь өвчин илрэх эсвэл эмгэгийн өөрчлөлттэй генийн тээвэрлэлтийг шууд илэрхийлдэг.

Генетикийн инженерчлэл нь "урвуу генетик" хэмээх судалгааны шинэ чиглэлийн эхлэлийг тавьсан юм. Уламжлалт генетикийн шинжилгээг (харна уу) дараах дарааллаар гүйцэтгэдэг: шинж чанарыг сонгож, уг шинж чанарын генетикийн тодорхойлогчтой хамаарлыг тогтоож, энэ тодорхойлогчийг аль хэдийн мэдэгдэж байсантай харьцуулан нутагшуулахыг тогтооно. "Урвуу генетик" -д бүх зүйл урвуу дарааллаар явагддаг: үл мэдэгдэх функц бүхий ДНХ-ийн хэлтэрхий сонгогдож, энэ ДНХ-ийн фрагментийн геномын бусад хэсгүүдтэй холбоо тогтоож, тодорхой шинж чанаруудтай холбоотой байдаг. Энэ арга нь Хантингтоны хорея, Дюшений өвчин, удамшлын биохимийн шинж чанар нь одоогоор тодорхойгүй байгаа цистик фиброз зэрэг өвчнийг эрт оношлох, тээгчийг тодорхойлох аргуудыг боловсруулах боломжтой болсон. Хантингтон хореагийн удамшлын дамжих зүй тогтлыг тогтоох удамшлын аргыг ашиглан хүний ​​геномоос тусгаарлагдсан G8 ДНХ-ийн хэлтэрхий нь өвчнийг тодорхойлдог гентэй нягт холбоотой болохыг харуулсан ба G8 фрагментийн RFLP хэлбэрийг тухайн зүйлд ашигласан. хүн ам, энэ өвчнийг оношлох, гажигтай генийн тээгчийг тодорхойлох боломжтой.

Хэрэгжүүлэх замдаа эмнэлгийн практикГенийн инженерчлэлд ашигладаг аргуудтай холбоотой техникийн олон бэрхшээл байсаар байна. Дэлхийн олон лабораториуд генетикийн инженерийн оношилгооны практикт тохиромжтой аргуудыг идэвхтэй боловсруулж байгаа бөгөөд хүн амын эрүүл мэндийн үзлэгт хамрагдах явцад генетикийн шинжилгээ (скрининг) хийхгүй бол ийм аргууд ойрын ирээдүйд хэрэглэгдэх болно гэж найдаж байна. удамшлын өвчний өндөр эрсдэлтэй бүлгийн сонгон үзлэг.

Генетикийн инженерчлэл нь зөвхөн байгалийн нэгдэл, процессыг хуулбарлахаас гадна тэдгээрийг өөрчилж, илүү үр дүнтэй болгох боломжийг олгодог. Үүний нэг жишээ бол уургийн инженерчлэл хэмээх судалгааны шинэ салбар юм. Уургийн молекулуудын амин хүчлийн дараалал, орон зайн зохион байгуулалтын талаархи мэдээлэлд үндэслэн хийсэн тооцоолол нь хэд хэдэн ферментийн молекул дахь тодорхой амин хүчлийн үлдэгдлийг тодорхой орлуулснаар тэдгээрийн ферментийн идэвхжил мэдэгдэхүйц нэмэгдэх боломжтой болохыг харуулж байна. Тодорхой ферментийн нийлэгжилтийг кодлодог тусгаарлагдсан генийн хувьд генетикийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан тодорхой нуклеотидын хатуу хяналттай солих ажлыг гүйцэтгэдэг. Ийм өөрчлөгдсөн генийн хяналтан дор ферментийн уургийн нийлэгжилтийн явцад полипептидийн гинжин хэлхээнд нарийн тодорхойлсон амин хүчлийн үлдэгдлийг урьдчилан төлөвлөсөн орлуулалт явагддаг бөгөөд энэ нь байгалийн прототипийн идэвхжилтэй харьцуулахад ферментийн идэвхийг олон дахин нэмэгдүүлдэг. .

Газар тариалангийн салбарт ган гачиг, өвчин, хортон шавьжид тэсвэртэй, өндөр ашиг шимт ургамлын шинэ сортуудыг сонгон авах, өндөр ашиг шимтэй газар тариалангийн шинэ үүлдэр төрүүлэхэд генийн инженерчлэл томоохон хувь нэмэр оруулна гэж үзэж байна. амьтад.

Шинжлэх ухааны аливаа ололттой адил генийн инженерчлэлийн амжилтыг зөвхөн ашиг тусын тулд төдийгүй хүн төрөлхтөнд хор хөнөөл учруулж болно. Тусгайлан явуулсан судалгаагаар рекомбинант ДНХ-ийн хяналтгүй тархах аюул нь урьд өмнө бодож байсан шиг тийм ч их биш гэдгийг харуулсан. Рекомбинант ДНХ болон тэдгээрийг тээж буй бактери нь хүрээлэн буй орчны нөлөөнд маш тогтворгүй, хүн, амьтны биед амьдрах чадваргүй болсон. Байгаль дээр хүний ​​оролцоогүйгээр генетикийн мэдээллийн идэвхтэй солилцоог хангах нөхцөл байдгийг мэддэг бөгөөд үүнийг ийм зүйл гэж нэрлэдэг. генийн урсгал. Гэсэн хэдий ч байгаль нь гадны генетикийн мэдээллийг бие махбодид нэвтрүүлэхэд олон үр дүнтэй саад бэрхшээлийг бий болгосон. Ихэнх рекомбинант ДНХ молекулуудтай ажиллахдаа ердийн урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ хангалттай байдаг нь жишээлбэл, микробиологичид халдвартай материалтай ажиллахдаа ашигладаг. Учир нь онцгой тохиолдлуудТуршилтын объектыг хүн, хүрээлэн буй орчноос биологийн хамгаалалт, физик байдлаар тусгаарлах үр дүнтэй аргуудыг боловсруулсан. Тиймээс рекомбинант ДНХ-тэй ажиллах дүрмийн маш хатуу анхны хувилбаруудыг шинэчилж, нэлээд зөөлрүүлсэн. Генийн инженерийн ололтыг зориудаар хүн төрөлхтөнд хор хөнөөл учруулахын тулд эрдэмтэд төдийгүй олон нийт энэ аюулыг зөвхөн онолын хувьд л боломжтой байлгахын тулд идэвхтэй тэмцэх ёстой.

Биотехнологийг бас үзнэ үү.

Ном зүй:Алиханян С.И.Генетикийн инженерчлэлийн дэвшил ба хэтийн төлөв, Генетик, 12-р боть, Jvft 7, х. 150, 1976, библиогр.; Алиханян С. I. et al. Ажиллаж буй рекомбинантуудын (эрлийз) ДНХ-ийн молекулуудын бэлтгэл, in vitro, I, No 11, p. 34, 1975, библиогр.; Baev A. A. Генетикийн инженерчлэл, Байгаль, М1, х. 8, 1976; Тихомирова Л.П. нар. Фаг X ба плазмидын эрлийз ДНХ молекулууд ColEl, Dokl. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академи, 223-р боть, № 4. 995, 1975, библиогр.; Браун D. D. a. S t e r n R. Ген тусгаарлах аргууд, Анн. Илч. Биохим., v. 43, х. 667, 1974, библиогр.; C h a n g A. C. Y. a. о. Escherichia coli дахь хулганы митохондрийн ДНХ-ийн судалгаа, Cell, v. 6, х. 231,1975, библиогр.; Хедгпэт Ж., Гудман Х.М. B o y e r H. W. R1 эндонуклеазаар хязгаарлагдсан ДНХ нуклеотидын дараалал, Proc. нат. Акад. Шинжлэх ухаан. (Угаах), v. 69, х. 3448, 1972, библиогр.; Хершфилд V. a. о. Plasmid ColEl нь ДНХ-ийг клонжуулах, олшруулах молекулын хэрэгсэл, мөн тэнд, v. 71, х. 3455, 1974; Морроу Ж.Ф. о. Escherichia coli дахь эукариот ДНХ-ийн репликаци ба транскрипци, мөн тэнд, х. 1743; T e m i n H. M. a. Mizu-t ani S. Rous sarcoma вирусын вирион дахь РНХ-аас хамааралтай ДНХ полимераза, Байгаль (Лонд.), v. 226, х. 1211, 1970 он.

Биотехнологи, ed. A. A. Baeva, M., 1984; Б о х к о в Н.П., Захаров А.Ф., Иванов В.И. Анагаах ухааны генетик, М., 1984; М а н и а-тис Г., Фрич Е. болон Самбрук Ж. Генетикийн инженерчлэлийн аргууд. Молекулын клончлол, транс. Англи хэлнээс, М., 1984; А н т о н а р а к и с S. E. a. о. Хүний глобин генийн кластерын ДНХ-ийн полиморфизм ба молекулын эмгэг, Хум. Генет., v. 69, х. 1, 1985; Beaudet A. L. Клончлогдсон хүний ​​болон бусад сонгосон ДНХ-ийн ном зүй, Амер. Ж.Хүм. Генет., v. 37, х. 386, 1985; V o t s t e i n D. a. о. Хязгаарлалтын фрагментийн урт полиморфизмыг ашиглан хүний ​​генетикийн холбоосын зураглалыг бүтээх, мөн тэнд, v. 32, х. 314, 1980; Г у с э 1 1 а Ж. Э. а. о. Мэдрэлийн системийн өвчний ДНХ маркер, Шинжлэх ухаан, v. 225, х. 1320, 1984; Мотулский A. G. Нийгэм ба анагаах ухаанд генетикийн залилангийн нөлөөлөл, мөн тэнд, v. 219, х. 135, 1983; Цагаан R. a. о. Цистик фиброзын нягт холбоотой генетикийн маркер, Nature (Лонд.), v. 318, х. 382, 1985; Wo o S. L. C., L i d s k y A. S. a. Гуттлер Ф. Генийн зураглалаар сонгодог фенилкетонуригийн пренатал оношлогоо, Ж.Амер. мед. Асс., v. 251, х. 1998, 1984 он.

Л.С.Чернин, В.Н. Калинин.