Генетическая инженерия, ее методы и задачи

Генетическая инженерия – это методы получения рекомбинантных ДНК (рДНК), которые объединяют последовательности нуклеотидов разного происхождения. Генетическую инженерию подразделяют на генную, геномную и хромосомную инженерию.

Генная инженерия – целенаправленное изменение естественных генетических характеристик известных вирусов и клеток. Таким методом осуществляют перестройку генома in vivo или in vitro для получения белковых продуктов (пептидных гормонов, ферментов и др.).

Геномная инженерия – целенаправленная глубокая перестройка генома акариот, прокариот и эукариот, в т.ч. вплоть до создания новых видов. Так, при слиянии половых гамет получают половые гибриды, а при слиянии неполовых клеток – соматические гибриды. В природе такая рекомбинация происходит постоянно. Например, это характерно для вируса гриппа А.

В лабораторных условиях можно совместить геномы разных клеток, например, клеток моркови и ячменя, кукурузы и сои, картофеля и томата, мыши и моркови, мыши и человека и т.д. Однако, чем дальше такие клетки отстоят друг от друга в эволюционном отношении, тем менее они жизнеспособны. Геномную инженерию используют для расширения рамок скрещивания, для переноса внеядерных генов (плазмиды) в генотип, для локализации генов в хромосомах. Геномная инженерия лежит в основе создания гибридом.

Хромосомная инженерия – перенос изолированных хромосом от клетки-донора одного организма в клетку-реципиент другого организма. Хромосомную инженерию используют для получения биологически активных веществ (БАВ), для лечения наследственных заболеваний, селекции пород домашних животных, а также растений.

Генетическая инженерия позволяет решать следующие задачи:

· модифицировать продуцент и улучшать его эффективность без введения новой генетической информации;

· выделять заданный ген и получать мутации, которые способствуют интенсификации биосинтеза продукта;

· расширять спектр дешевых субстратов (молочная сыворотка, целлюлозосодержащие отходы и пр.);

· создавать штаммы микроорганизмов, которые способны утилизировать ксенобиотики, продукты переработки нефти и другие загрязнители окружающей среды;

· вносить в микроорганизмы половые плазмиды, которые обеспечивают возможность скрещивания;

· вносить гены других групп организмов и получать продукты этих генов;

· конструировать новые гены и получать ранее неизвестные белки.

Для выполнения задач генетической инженерии необходимо создать рекомбинантные ДНК (рДНК). В этой технологии выделяют следующие этапы: получение чужеродной ДНК; разрезание полученной ДНК на фрагменты и их очистка; ключение фрагмента чужеродной ДНК в векторную плазмиду и получение рДНК; введение рДНК в компетентные клетки и клонирование генов; амплификация и экспрессия рДНК.