Искусственные генетические системы. Том 1 - Патрушев Л.И.
Скачать (прямая ссылка):
329. Tyagi S., Landedren U., Tazi M. et al. Extremely sensitive, background-free gene detection using binary probes and Q(3 replicase // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1996. Vol. 93. P. 5395-5400.
330. Abramson R.D., Myers T.W. Nucleic acid amplification technologies // Current Biol. 1993. Vol. 4. P. 41-47.
331. Lizardi P., Huang X., Zhu Z. et al. Mutation detection and single molecule counting using isothermal rolling circle amplification // Nature Genet.
1998. Vol. 19. P. 225-232.
332. Schweitzer B., Wiltshire S., Lambert J. et al. Immunoassays with rolling circle DNA amplification: A versatile platform for ultrasensitive antigen detection//Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2000. Vol. 97. P. 10113-10119.
333. Wiltshire S., O’Malley S., Lambert J. et al. Detection of multiple allergen-specific IgE on microarrays by immunoassay with rolling circle amplification // Clin. Chem. 2000. Vol. 46. P. 1990-1993.
334. Thomas D., Nardone G., Randall S. Amplification of padlock probes for DNA diagnostics by cascade rolling circle amplification or the polymerase chain reaction //Arch. Pathol. Lab. Med. 1999. Vol. 123. P. 1170-1176.
335. Banfi S., Guff anti A., Borsani G. How to get the best of dbEST I I Trends Genet. 1998. Vol. 14. P. 80-81.
Часть II
Белковая инженерия
Введение
Ферменты, повсеместно распространенные в живой природе, обладают целым рядом свойств, которые делают их весьма привлекательными объектами исследований в биотехнологии [1,2]. Они осуществляют ферментативные реакции в мягких условиях с кажущимися константами специфичности (ккат/км) в пределах 106— 108 М-1 • сек-1. При этом имеет место ускорение химических реакций (&ка1Днекат) до 1017 раз. Уникальная геометрическая организация активных центров ферментов, обеспечивающая однозначное расположение в них субстратов реакции, делает ферменты высокоспецифическими катализаторами, действие которых не сопровождается образованием побочных продуктов и не требует высоких затрат энергии. Эти свойства ферментов имеют большое значение для охраны окружающей среды. В то же время большая специфичность ферментов имеет для биотехнологии и свою оборотную сторону: с помощью природных ферментов можно осуществлять лишь химические реакции, происходящие в организме. Из этого весьма существенного ограничения возникла важная задача: создание ферментов с новыми свойствами, которые бы осуществляли новые химические реакции.
Интерес к направленному изменению свойств ферментов не ограничивается запросами современной индустрии и медицины. Исследование механизмов биокатализа и особенностей структур-но-функциональных взаимоотношений в белках имеет большое фундаментальное значение, поскольку все эти явления лежат в основе жизни. А говорить о понимании природы ферментативного катализа можно только после искусственного создания полипептидов с заранее заданными признаками. Получением белков и ферментов с новыми свойствами занимается одно из наиболее активно развивающихся направлений современной молекулярной биологии - белковая инженерия.
Два направления исследований в белковой инженерии.
В современной белковой инженерии активно развиваются два тесно связанных друг с другом подхода: рациональный дизайн (rational design) белковых молекул и их направленная эволюция (directed evolution) [3]. Как следует из самого названия научного направления, исследователи, работающие в области рационального дизайна, предпринимают попытки создания новых белков, исходя исключительно из теоретических представлений о будущей конструкции [3,4]. В этом случае на чертеже располагают остатки аминокислот конструируемого белка таким образом, чтобы синтезированная по данному плану полипептидная цепь после приобретения ею пространственной структуры в результате фолдинга оказалась способной катализировать требуемую химическую реакцию. Естественно, реализация таких проектов требует глубоких знаний законов, определяющих соответствие между первичной и третичной структурами белков, которые, несмотря на интенсивные исследования, на сегодняшний день не вполне понятны. Поскольку формирование пространственной структуры белков определяет большое количество внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий, конструирование элементов вторичной и третичной структур белков не всегда удается даже в простейших случаях. Мощностей современных компьютеров не хватает для проведения расчетов таких взаимодействий с использованием имеющихся алгоритмов даже в коротких полипептидных цепях. Однако, несмотря на эти ограничения, которые основываются исключительно на нашей неполной осведомленности в области физики и химии белка, а также недостаточно высоком уровне развития современной вычислительной техники, за рациональным дизайном, несомненно, большое будущее. Можно сказать, что реализация в полной мере подходов на основе рационального дизайна является про-граммой-максимум белковой инженерии, которая когда-нибудь будет выполнена. И тогда перед человечеством откроются неограниченные возможности создания искусственных генетических систем, в том числе и новых форм жизни.
