Вопрос 74. Генно—инженерные методы выделения генов.

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, генетическая инженерия — раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов. Генная инженерия открывает новые (не всегда бесспорные) пути решения проблем генетики, медицины, сельского хозяйства, биотехнологии. Суть новой технологии заключается о направленном, по заранее заданной программе конструировании молекулярных генетических систем вне организма (in vitro) с последующим внедрением созданных конструкций в живой организм. В результате достигается их включение и активность в данном организме и у его потомства. Возможности генной инженерии – генетическая трансформация, перенос чужеродных генов и других материальных носителей наследственности в клетки растений, животных и микроорганизмов, получение генно-инженерно-модифицированных (генетически модифицированных, трансгенных) организмов с новыми уникальными генетическими, биохимическими и физиологическими свойствами и признаками, делают это направление стратегическим. Список биологически активных веществ для медицины и промышленного производства весьма обширен. В их числе инсулин, гормоны роста, интерферон, вакцина против гепатита В, вакцина против ящура и многие другие.

Генная инженерия решает такие задачи, как:

- получение рекомбинантных ДНК и РНК;

- получение генов путем выделения их из клеток или синтеза;

- клонирование генов;

- введение генов в клетку и синтез чужеродного ей белка.

Выделение генов

Первый подход - это выделение из генома участка ДНК, представляющего нуклеотидные последовательности определенного гена. Этот процесс возможен благодаря специальм ферментам- рестриктазам. При помощи этих ферментов ДНК генома разрезается в определенных точках (сайтах рестрикции). В дальнейшем среди этих фрагментов ДНК различными молекулярными методами проводится поиск последовательностей, наиболее полно соответствующих полноразмерному гену.
Второй подход – выделение из клетки матричной РНК. Далее при помощи обратной транскриптазы нарабатывают комплементарные ДНК (кДНК) , из которых выделяют последовательности ДНК, соответствующие экспрессирующимся в данное время в клетке генам.

Существуют и другие подходы к выделению генов: использование мобильных элементов (транспозонов), метод «прогулки по хромосомам», метод использования гомологичных генов и т.п. Все эти подходы объединяет одно – все они трудоемки.

Для сохранения и реплицирования выделенных генов их клонируют в плазмиды. Плазмида – это кольцевая молекула ДНК, которую наряду с хромосомой несут бактериальные клетки и которая реплецируется независимо от бактериальной хромосомы. Используя ферменты рестриктазу(расщепляет плазмиду в отдельных местах) и лигазу (сшивает разрезанную плазмиду), ген или его часть встраивают в плазмиду. Респликация плазмид позволяет нарабатывать гены в необходимых для генно-инженерных работ количествах.