Глава 8
МЕТОДЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ.
ПРОМЫШЛЕННЫЙ СИНТЕЗ БЕЛКОВ, ИНСУЛИНА, СОМАТОТРОПИНА И ИНТЕРФЕРОНА
История создания генетической инженерии
Генетическая (генная) инженерия является наиболее интенсивно развивающейся областью биотехнологии. Она основана на молекулярно-биологических, иммунохимических и биохимических методах, позволяющих путем операций в пробирке (in vitro) переносить генетическую информацию из одного организма в другой, придавая ему новые уникальные свойства.
Генетическая инженерия нашла широкое практическое применение в различных отраслях народного хозяйства:
1. Сельское хозяйство – внедрение биологических методов защиты растений, получены трансгенные овцы с геном хемозина, создано новое поколение вакцин для животноводства.
2. Микробиологическая промышленность – производство интенсивных штаммов микроорганизмов.
3. Фармакологическая промышленность – расширение спектра производства лекарственных средств.
4. Пищевая промышленность – производство новых, высокоактивных ферментных препаратов.
|
|
Создателями метода генной инженерии явились Герберт Бойер (рис. 8.1) и Стенли Коэн (рис. 8.2).
Рис. 8.1. Герберт Бойер 8. 2. Стенли Коэн
Перенос гена, являющегося частью хромосомы и единицей наследственности всех организмов, впервые был осуществлён этими американскими учёными в 1973 году. Сам способ быстро оценили многие исследователи и на его основе создали большое количество методик, позволяющих эффективно и просто выделять гены, идентифицировать их и использовать для трансформации организмов.
Генетическая инженерия – ветвь молекулярной биологии и молекулярной генетики, исследующая возможности и способы создания лабораторным путём (in vitro) генетических структур и наследственно изменённых организмов. В современной интерпретации – совокупность приемов, методов и технологий, используемых для перенесения в реципиентную клетку и организм генетических структур от единичного гена до локусов ДНК, хромосом, ядер клеток и всего генома.
Обычно употребляют два названия данного научного направления – генетическая инженерия и генная инженерия, являющиеся как бы синонимами. Однако их смысловое содержание не одинаково:
- генетическую инженерию связывают с генетикой;
- генная, имеет отношение только к генам.
Кроме того, генетическая инженерия точнее раскрывает содержание дисциплины – создание генетических программ, основная задача которых – создание in vitro молекул ДНК посредством соединения фрагментов ДНК, которые в естественных условиях чаще не сочетаются благодаря межвидовым барьерам (рекомбинантные ДНК).
|
|
Молекулярная генетика исследует процессы, связанные с наследственностью на молекулярном уровне. Единицей генетической, или наследственной, информации является ген. Ген – это участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), несущей информацию об одной полипептидной цепи.
Особенности того или иного организма определяются специфичностью его белков, которые влияют на обмен веществ.
Первая рекомбинантная ДНК получена в 1972 г. (П. Берг с сотр.) и была составлена из фрагмента ДНК обезьяньего вируса ОВ40 и бактериофага-λс галактозным опероном Е. соli.
Формально 1972 г. следует считать датой рождения генетической инженерии.
Генетическая инженерия имеет яркую историю благодаря тому общественному резонансу, который она вызвала с самых первых своих шагов. Начало этим событиям положило послание участников Гордоновской конференции (1973) президиуму Академии наук США, в котором говорилось о потенциальной опасности практического применения технологий рекомбинантных ДНК для здоровья человека. Возможные блага генетической инженерии признавались с самого начала, но разногласия по данной проблеме не затихают и сейчас. В табл. 8.1. перечислены основные этапы её становления и развития.
Таблица 8.1. Основные этапы развития генетической инженерии
Год | Автор | Содержание открытия |
Ф. Мишер | Выделена ДНК из ядер клеток гноя | |
Д. Уотсон, Ф. Крик | Сконструирована модель двойной спирали ДНК на основании результатов рентгеноструктурного анализа ДНК | |
А. Мармур, П. Доти | Явление денатурации ДНК и установлены точность и специфичность реакции гибридизации нуклеиновых кислот | |
В. Арбер | Впервые получены сведения о ферментах рестрикции ДНК | |
М. Мезельсон, Е. Юань | Выделена первая рестриктаза | |
М. Ниренберг, Е. Очоа, Г. Корана | Расшифрован генетический код | |
М. Геллерт | Открыта ДНК-лигаза | |
1972-1973 | Г. Бойер, С. Коэн, П. Берг | Разработана технология клонирования ДНК |
1975-1977 | Ф. Сэнгер, Р. Баррел, А. Максам, В. Гильберт | Разработаны методы быстрого определения нуклеотидной последовательности |
Г. Корана | Синтезирован ген тирозиновой супрес-сорной РНК | |
1981-1982 | Р. Пальмитер, Г. Рубин, Р. Бринстер, А. Спрэдлинг | Получена трансгенная мышь. Получены трансгенные экземпляры дрозофилы |
Л. Эрнст, Г. Брем, И. Прокофьев | Получены трансгенные овцы с геном хемозина | |
Стэндфордский и Калифорнийский университеты | Расшифрован геном человека |