Генная инженерия

В настоящее время  выделены и проклонированны несколько  десятков генов высших растений, в  том числе гены, контролирующие запасные белки: сои, ячменя, гороха, кукурузы, а  также некоторые гены, контролирующие активность ферментов: алкогольдегидрогеназы и каталазы кукурузы, а-амилазы ячменя; некоторые гены хлоропласта пшеницы, шпината и др.

Первыми чужеродными  генами, введенными в начале 80-х годов  в высшие растения, были гены устойчивости к антибиотикам

Из E. coli. Так, в клетки табака был передан ген устойчивости к метатрексатору – ингибитору дигидрофолатредуктазы. В табак был введен также ген дрожжей, кодирующий алкогольдегидрогеназу. Этот ген устойчиво наследовался в мейозе у растений-регенерантовполученных из каллусной ткани, но не экспрессировался в клетках растений. Ген, кодирующий в-глобин кролика, удалось интегрировать в геном табака. Он устойчиво наследовался в культуре каллусной ткани, но опять же не экспрессировался.

В клетки подсолнечника  с помощью  Ti-плазмиды был передан ген

10

фазеолина бобов. Фазеолин – это гликопротеин, составляющий  до 50% запасного белка бобов. Будующее растение, полученное первоначально  в виде каллусной массы, получило наименование санбин. Тот же ген  фазеолина введен в табак и  получены  растения-регенеранты, синтезирующие менее 1 % фазеолина от общего белка растения. Получены растения табака, которые светятся в темноте благодаря экспрессии в них гена люциферазы светлячка. Это лишь первые шаги генной инженерии растений [4].

 

 

Практические результаты генной инженерии

В  результате  интенсивногоразвития методов  генетической  инженерии  получены  клоны множества  генов рибосомальной, транспортной и 5S РНК  ,  гистонов,  глобина  мыши,  кролика, человека,  коллагена,  овальбумина,  инсулина  человека  и   др.   пептидных гормонов, интерферона человека и  прочее.  Это  позволило  создавать  штаммы бактерий, производящих многие биологически активные  вещества,  используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

На основе генетической  инженерии  возникла  отрасль  фармацевтической промышленности, названная «индустрией ДНК». Это одна из  современных  ветвей биотехнологии.

Для  лечебного  применения   допущен   инсулин   человека   (хумулин), полученный  посредством  рекДНК.  Кроме  того,  на   основе   многочисленных мутантов  по  отдельным  генам,  получаемых   при   их   изучении,   созданы высокоэффективные  тест-системы  для   выявления генетической   активности факторов среды, в том числе для выявления канцерогенных соединений.

_______________________________________

[4] – С.Г. Инге- «Генетика  с основами селекции» , с. 280-283

 

11

Основные  ферменты, используемые в генной инженерии

     Среди ферментов, используемых в генной инженерии для

клонирования, большое значение имеют эндонуклеазы рестрикции – рестриктазы. Эти ферменты, впервые открытые как часть системы рестрикции–модификации ДНК у бактерий, специфически гидролизуют молекулы двухцепочечных ДНК при наличии в них определенных последовательностей нуклеотидов, называемых сайтами рестрикции. В то же время метилазы используют для ограничения числа сайтов рестрикции и получения более крупных фрагментов ДНК с помощью рестриктаз [5].

 

 

Достижения  генной инженерии

     Технологии генной инженерии разрабатываются не очень много времени, они имеют крупные достижения и в медицине, и в сельском хозяйстве.             Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. Около 200 новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику, и более 100 генно-инженерных лекарственных веществ находится на стадии клинического изучения.

    В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть получены трансгенные растения, например сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам.

      Несколько слов о перспективах генной инженерии. На основе детального анализа возможностей и реальных достижений генной инженерии составлены научные прогнозы на начало ХХI века. Высказаны, например, ______________________________________

[5] – Ю.А.Берлин, В.Г.Коробко,  В.А.Гвоздев – «Экспрессия генов», 2001г , с. 500

12

надежды, что в ближайшие  годы будут разработаны препараты 

для лечения такого опасного заболевания, как СПИД, к 2009 году будут определены гены, которые связаны со злокачественными

новообразованиями, а  к 2010 году будут установлены механизмы  возникновения почти всех видов  рака. К 2013 году завершится разработка препаратов, предотвращающих рак.

    Не менее важна сегодня генная диагностика. Обычно молекулярная диагностика проводится по белкам, и, как правило, с помощью других белков-антител. Недостатки такой диагностики - обнаружение болезни на поздней стадии. Но теперь можно диагностировать и по генам (ДНК), и по синтезированным на них РНК еще до того, как в организме начали синтезироваться и накапливаться чужеродные белки.

   Не имея возможности детально останавливаться на генной терапии, кратко перечислим некоторые проблемы, которыми занимаются ученые:

доставка генов к  клеткам-мишеням организма и нуклеиновых  кислот внутрь клеток, блокировка или разрушение вредного гена либо блокировка продуцируемой им РНК с помощью антисмысловых ДНК или РНК,

введение нового активного  гена или регулятора активности гена. Лечение наследственных болезней целиком зависит от успехов в этом направлении,

введение генов или  комплексов генов, блокирующих клеточное  деление или вызывающих клеточную  смерть, как средство кардинальной раковой терапии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

Заключение

 

     За короткий срок генная инженерия оказала огромное влияние на развитие молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться по пути познания строения и функционирования генетического аппарата. Генная инженерия имеет большие перспективы в лечении наследственных болезней , которых на сегодняшний день зарегестрировано около 2000. Генетическая инженерия призвана помогать исправлять ошибки природы.

В настоящее время  для многих специалистов методы генной инженерии – методы рекомбинантных ДНК – являются краеугольным камнем здания биотехнологии.

Использование методов  генной инженерии предполагает направленное, по заранее заданной программе конструировании  молекулярных генетических систем вне  организма с последующим введением  их в живой организм.

Использование методологии  генной инженерии в прикладном аспекте  предполагает конструирование таких  рекомбинантных молекул ДНК, которые  при внедрении в генетический аппарат придавали бы организму  свойства, полезные для человека.

Благодаря этому решаются многие прикладные проблемы: получение «биологических реакторов» - микроорганизмов, растений и животных, нарабатывающих фармакологически значимые для человека белковые препараты, создание высоко продуктивных пород животных с определёнными ценными для человека признаками, выведение растений, устойчивых к различным патогенам и вредителям и так далее. С этими же наукоёмкими технологиями связана и генетическая паспортизация, и диагностика генетических заболеваний, и создание ДНК-вакцин, и терапия различных заболеваний. Таким образом, сложившаяся благоприятная ситуация в биологии явилась мощным толчком в развитии современной биотехнологии, весьма важной области практического приложения результатов фундаментальных наук.                                                                 14

 

Список  использованной литературы

 

 

1. С.М. Гершензон - Основы современной генетики
2. В.Н. Ярыгин – Биология // Москва  «Медицина» 1985г.
3. Журнал «Биохимия» , 2008г., том 73, выпуск №7
4. С.Г. Игне-Вечтомов – Генетика с основами селекции // Москва «высшая школа» 1989г.
5. Ю.А. Берлин, В.Г.Коробко, В.А. Гвоздев – Экспрессия генов // Москва «Наука» 2000г.

 

 

 

Интернет  ресурсы

 

 

 

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Генная_инженерия
2. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/8043/Генетическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15