Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Интеграция чужеродных генов неспецифична по отношению к хромосомам, а число копий чужеродного гена может различаться от нескольких штук до 100 и более. Эти гены образуют группу тандемных повторов, объединенных по типу «голова к хвосту». Чужеродная ДНК после инъекции была обнаружена как в соматических, так и в половых клетках. Это означает, что интеграция проходит на самых ранних стадиях развития зиготы. В нескольких случаях гетерологичная ДНК наследовалась в трех поколениях мышей, что свидетельствует о стабильной интеграции. Интегрировавшая в половые клетки ДНК передается как менделевский ген.
Установлено, что уровень экспрессии чужеродного гена зависит от места интеграции ДНК с хромосомами и от степени ее метилирования, а также от дифференцировки тканей. В некоторых случаях удалось получить тканеспецифическую экспрессию. Важно отметить, что специфические чужеродные гены можно встраивать в геном клетки таким образом, что они подчиняются нормальным регуляторным сигналам.
Примечательными в этом отношении являются результаты экспериментов с гибридным геном, состоящим из 5-концевого регуляторного участка гена металлотионина (МТ) мыши и последовательности, кодирующей гормон роста (GH) крысы. Была получена гибридная плазмида, pMG Н, состоящая из плазмиды pBR 322, к которой была пришита конструкция, состоящая из регуляторной зоны гена МТ и структурной части гена GH. При инъекции использовали линейную форму плазмиды размером 5 кб, предполагая, что линейные фрагменты со свободными концами встраиваются в клеточную ДНК эффектив-
нее, чем кольцевая плазмида. В каждый пронуклеус было введено по 600 копий гибридного гена, и в матки приемных матерей имплантировано 170 оплодотворенных яйцеклеток, из которых развилась 21 мышь. У семи из них методом блот-гиб-ридизации были обнаружены множественные копии гена MGH Шесть из этих мышей росли быстрее, чем нормальные животные того же помета. Содержание гормонов у них в 100—300 раз превышало его содержание в организме контрольных мышей. Таким образом, интеграция и экспрессия гибридного гена обеспечивает ускоренный рост и большой размер этих мышей. Эксперименты такого рода в перспективе могут найти прямое практическое применение, и не за горами выведение пород скота с измененными ростовыми показателями.
Однако сегодня метод введения генов в эмбриональные клетки имеет ограничения. Не всегда удается встроить чужеродную ДНК в заданный участок хромосомы. Разработанные методические приемы пока не позволяют заменить имеющийся в геноме ген, вытесняя его. Не всегда удается подчинить новый ген системе регуляции организма. Преодолев эти трудности, можно будет серьезно говорить о генотерапии человека, цель которой—лечение 2000 генетических заболеваний, вызванных отсутствием или дефектами генов.
Клонирование животных. Под клоном обычно подразумевается популяция клеток или организмов — потомков одной клетки или организмов, полученных неполовым путем. Таким образом, все особи в клоне имеют идентичный набор генов. Молекулярные биологи обычно имеют дело с клонами бактерий или других микроорганизмов, клетками культуры тканей, а последнее время — и с клонами молекул ДНК-
С другой стороны, садоводы и селекционеры, размножающие растения вегетативным путем, получают клоны высших организмов. У многих дикорастущих видов растений вегетативное размножение играет большую роль, чем половое. Высшие животные в природе размножаются только половым путем, и для клонирования животных нужно заменить ядро оплодотворенной яйцеклетки ядром, взятым от другой особи. Собственное ядро удаляется или инактивируется хирургически. Оказалось, что тотипо-тентность (возможность развиваться во взрослую особь сохраняют ядра из клеток очень ранних эмбрионов. По мере развития и дифференцировки донорных клеток их ядра утрачивают способность заменять ядро оплодотворенной яйцеклетки.
В 1952 г. удалось впервые пересадить ядра из яйцеклеток лягушек. Практический интерес представляет размножение 192
млекопитающих бесполым способом. Для этого необходимо взять от беременных самок ядра тотлпотентных клеток эмбрионов. Сначала получают бластоцисты и из них с помощью микропипетки удаляют ядра и вводят в оплодотворенные клетки других мышей. Затем удаляют геном (т. е. мужской и женский пронуклеусы) яйцеклетки-реципиента. Полученные в результате трансплантации эмбрионы культивируют до стадии бластоцисты и имплантируют в клетки приемных матерей. Выполнение такой программы на млекопитающих сталкивается с множеством технических проблем, поскольку работать с яйцеклетками млекопитающих исключительно сложно. В 1981 г. была описана серия таких экспериментов на мышах, но ее результаты пока не получили независимого подтверждения. Только когда эффективность и воспроизводимость данного метода удастся повысить, его можно будет использовать в селекции животных и в экспериментах по изучению механизмов индивидуального развития млекопитающих.
3.6. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ РАСТЕНИЙ
Традиционные методы селекции и методика слияния протопластов позволяют получать новые генотипы растений, и в этом смысле указанные методы можно отнести к генно-инженерным. Однако новые генетические комбинации, возникающие случайным образом, требуют много труда, времени и терпения, чтобы получить желаемое изменение фенотипа, как результат реорганизации генетического материала. Кроме того, скрещивание происходит между ограниченным числом генотипов, и общий генофонд оказывается ограниченным. В этом генофонде может вообще не содержаться генов, которые могли бы улучшить сорт.
