Ключевые позиции и проблемы молекулярной биологии геномного периода.

1. ПЕРВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГЕНЕ

2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРИРОДЕ БИОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА.

3. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ДНК.

Прочтение генома привело к формированию новой биологии. Предпосылки возможности биологии нового времени: 1953г. Д. УОТСОН и Ф. КРИК открыли структуру ДНК, 1961 г. Ф. КРИК расшифровал генетический код. 1970г. Г. ТЕМЕН и Д. БАЛТИМОР открыли ОБРАТНУЮ ТРАНСКРИПТАЗУ (способность на основе РНК синтезировать ДНК). Значение: возможность изучения изолированных генов. 1983г. К. МЮЛЛИС - реакция РСR (ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ) - управляемое тиражирование ДНК в пробирке. 2001 г. первая версия генома человека.

ЭТАПЫ И ПРИНЦИПЫ PCR.

РСR — это метод, позволяющий в пробирке получать любое количество копий заданного участка молекулы ДНК.

Стадии метода PCR:

1. Выделение ДНК из биологического материала.

2. Амплификация - репликация на органическом участке молекулы ДНК. Производится за счёт

работы ферментов и смены температурных режимов.

3. ДЕТЕКЦИЯ продуктов РСR (копий заданного участка)

Схема РСR

ДНК

Т= 90, Денатурация (расплетение) ДНК

Т=50. Отжиг ПРАЙМЕРОВ

Т=70. Синтез ДНК

ПРАЙМЕРЫ – специфические ОЛИГОНУКЛЕОТИДНЫЕ последовательности комплиментарные изучаемому участку ДНК. Они синтезируются в искусственных условиях на основе НУКЛЕОТИДНОЙ последовательности ДНК. ПРАЙМЕРЫ ограничивают зону копирования, являются закладками в ДНК. Синтез ДНК идёт с помощью ДНК – ПОЛИМЕРАЗЫ. Этот фермент выделен из микроорганизмов, обитающих в горячих источниках. Т.о. в результате первого цикла вместо одной молекулы ДНК образуется две. На следующий цикл матрицей будут являться все продукты предшествующего цикла. За 20 - 30 циклов количество фрагментов ДНК вырастает в 1000000 раз. Эти реакции производят в АМПЛИФИКАТОРЕ - приборе, где чередуются циклы нагревания и охлаждения. Продолжительность каждого этапа измеряется секундами. Факторы необходимые для РСR:

1. изучаемая ДНК,

2. ПРАЙМЕРЫ изучаемого участка,

3. Термостабильная ДНК-ПОЛИМЕРАЗА,

4. Строительный материал. Он же является источником энергии,

5. Оборудование для АМПЛИФИКАЦИИ.
Сферы применения РСR.

В 1993г. К. МЮЛЛЕСУ была присуждена Нобелевская премия в области химии, за открытие РСR.

1. изучение генома микроорганизмов

2. клиническая лабораторная диагностика. РСR дает возможность обнаружения наследственных заболеваний, а также обнаружить чужеродный геном в тканях человека (микроорганизмы, вирусы и т.д,). Реакция пойдёт или не пойдет. В настоящее время РСR самый точный метод микробиологической диагностики.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ДНК.

95% ДНК человека представляет не генная часть. 5% - собственно гены. Не генная часть представлена:

1. ТАНДЕМНЫЕ ПОВТОРЫ - монотонные повторы НУКЛЕОТИДОВ, как правило, дуплетного характера, не имеющие смысла. Это так называемые «пустынные участки» ДНК. В настоящее время смысл этих участков: выполнение структурной функции и площадки для образования генов в эволюции (эволюционный резерв).

2. невирусные:

· белковые - белок как доставляющая частица;

· наночастицы - мельчайшие капсулы, представленные фосфолипидами, содержащие в себе ген.

Виды терапевтического переноса генов:

· ИНТРО - или ЭКСТРОХРОМОСОМНАЯ КОРРЕКЦИЯ (за пределами хромосом).

· Введение системы, продуцирующей нормальный белок взамен патологического - генноклеточная патология.

· Блокада аномальных генов - обеспечивается комплиментарной последовательностью ДНК.

На 2001 г в мире было 3500 пациентов, получающих ГЕНОТЕРАПИЮ, более 2000 из них по поводу раковых заболеваний. В мире утверждено 320 клинических протоколов ГЕМОТЕРАПИИ. Перспективы: переход от генной к генноклеточной терапии.