О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
На различных этапах всей процедуры необходимо знать, с какою рода последовательностями ДНК мы имеем дело. Сейчас существуют разные методы, разработанные в основном английским биохимиком Сенгером, для определения последовательностей из неской^ких тысяч оснований.
Допустим, мы хотим вставить сегмент Х-Х-Х-Х... из ДНК 1, который мы выделили, в реципиентную ДНК 2. Здесь мы берем одиночные цепи ДНК, а не двойную спираль, и используем то обстоятельство, что если две цепи комплементарны, то они соеди-
няются, образуя двухцепочечную молекулу. При этом, согласно правилу спаривания оснований, А (аденин) связывается с Т (ти-мином), a G (гуанин) — с С (цитозином). Например:
AGGTGCAAT...
TCCACGTTA...
С помощью ферментов мы расщепляем реципиентную ДИК 2 в каком-нибудь подходящем месте и получаем здесь разрыв. Существует ряд ферментов, позволяющих добавлять нуклеотиды к одному из концов молекулы ДНК. К концам ДНК 1 мы можем добавить такую последовательность, как ТТТТ, а к реципиентной цепи ДНК 2 — комплементарную ей последовательность АААА:
ДНК 1 Т=Т =Т~Т—Х=Х=Х—Х=Т=Т=Т~Т
ДНК 2 ...0=0=0=0=А=А=А=А.............А=А=А=А=0=0=0=0
Благодаря комплементарности между А и Т концы среднего сегмента ДНК 1 будут теперь связаны с концами сегментов ДНК 2. Еще один фермент заполняет разрыв в ДНК сегментом = Y = Y = Y = Y=, комплементарным к вставному сегменту ДНК 1:
ДНК 1 =Т=Т=Т=Т=Х=Х=Х=Х=Т=Т=Т=Т
ДНК 2 ...0=0=0=0=A=A=A=A=Y=Y=Y=Y=A=A=A=A=0=0=0=0
ДИК 1 становится теперь частью цепи ДНК 2.
Так можно очень схематично описать принцип, лежащий в основе метода. Осуществить такую вставку на практике очень нелегко, но, располагая всем необходимым, можно взять участок ДНК и вставить в него нужный ген. Обычно это один из генов, встречающихся в природе, но в принципе может быть включен и синтетический ген — никогда прежде не существовавшая последовательность нуклеотидов.
Векторы
Все эти операции выполняются на ДНК, выделенный из клетки, но такая ДНК может функционировать, т. е. направлять синтез белков, лишь в том случае, если она будет успешно введена обратно в клетку. Для этого генетический материал прикрепляют к какой-либо нуклеиновой кислоте, которая естественным образом проникает внутрь клетки и может поэтому служить вектором, или переносчиком, того, что мы хотим ввести в клетку. В числе таких векторов — вирусы, которые проникают в эукариотические клетки
15—305
или бактерии, и вирусоподобные частицы, называемые плазмидами и специфичные для бактерий.
В принципе замещение дефектных генов в человеческом организме привело бы к радикальному избавлению от наследственных заболеваний; однако на практике в этом направлении пока очень мало что достигнуто, хотя в будущем положение может несколько измениться. Между тем включение новых генов в бактерии, которые могут после этого синтезировать такие полезные для медицины вещества, как человеческие гормоны и антитела, уже довольно успешно осуществляется и находит промышленное применение.
Одна из трудностей состоит в том, что новый ген должен быть встроен в хромосому в таком месте, где он окажется под контролем клеточных систем. Нас не устроит, скажем, если клетки мозга начнут вырабатывать пищеварительный фермент, например пепсин, обычно образующийся в желудке. Другая сложность связана с тем, что для получения полезного эффекта требуется “переделать” в организме не одну, а множество клеток.
Столкнувшись с этими в настоящее время почти непреодолимыми трудностями, ученые пытаются решить несколько более легкую задачу построения “искусственных органов”. Предположим, что больной не способен вырабатывать какой-то гормон, фермент или антитело"’’ Идея заключается в том, чтобы, взяв клетки из организма больного, ввести в них желаемый ген, а затем вновь вернуть в организм, после чего станет возможной выработка необходимого вещества. Уже делались попытки осуществить эту идею в клинической практике.
Инженерия гамет
Генетическая трансформация клеток тела, если она не затрагивает гамет (половых клеток), не окажет никакого влияния на потомство больного. Но при переделке гамет могут быть получены индивидуумы с измененным геном, и эти изменения будут наследоваться. Подобные результаты были уже получены на гаметах “трансген-ных” мышей. Можно также внедрить какой-нибудь ген в одну клетку растения, которая будет расти, делиться и разовьется в целое растение — родоначальника нового сорта. Это выглядит и нередко преподносится как создание “новых форм жизни”. Но можем ли мы создать действительно новые формы жизни?
Рассмотрим следующую, пока всего лишь воображаемую, ситуацию. Развитие грифа из яйца определяется его ДНК, и в принципе можно, хотя и с немалым трудом, расшифровать в ней всю
последовательность нуклеотидов. Имея эту информацию, можно синтезировать такую же ДНК, хотя это опять-таки нелегкая задача. Представим теперь (если даже это пока неосуществимо), что нам удалось ввести полученную ДНК в куриное яйцо. Тогда из него мог бы вылупиться гриф. Поскольку ДНК была синтезирована химическим путем, можно утверждать, что в некотором смысле мы произвели синтетического грифа. Нам могут сказать, что вообще-то интереснее было бы вывести из куриного яйца динозавра. Синтезировать ДНК динозавра не труднее (а вернее, не легче), чем ДНК грифа.
