Биология в 3 томах. Tом 3 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003687-3
Скачать (прямая ссылка):
1978 Получен соматостатин человека с помощью бактерий, несущих искусственный ген. Позднее в том же году в бактериях с искусственного гена был синтезирован инсулин человека
1982 В Великобритании и США одобрено использование генноинженерного инсулина (Humulin фирмы Eli Lilly)
1981/1982 Получены первые трансгенные животные (мыши)
1983 Получены первые трансгенные растения
1985 Получены первые трансгенные сельскохозяйственные животные (кролики, свиньи и овцы)
1986 Впервые осуществлен контролируемый перенос в окружающую среду организмов, модифицированных методами генной инженерии
1989 Впервые запатентовано трансгенное животное — онкомышь
1990 Начаты работы по проекту «Геном человека». Впервые в США успешно применена генная терапия муковисцидоза и тяжелого комбинированного иммунодефицита (разд. 25.7.11)
1990— 1992 Получены первые трансгенные зерновые культуры (кукуруза и пшеница)
1992 В США и Европейском Союзе введены правила, регулирующие использование генетически модифицированных организмов (ГМО). Прочитана полная нуклеотидная последовательность хромосомы (хромосома III дрожжей)
1993 В Великобритании стали использовать генную терапию муковисцидоза и тяжелого комбинированного иммунодефицита
1994 На рынок США поступили трансгенные томаты
1996 На рынок Великобритании поступили трансгенные томаты.
1997 Осуществлено клонирование животного из одиночной клетки. Овца Долли выращена из отдельной клетки вымени
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
альную клетку, где эта ДНК реплицируется (рис. 2.19). Фрагменты ДНК, которые необходимо клонировать, соединяют либо с плаз-мидной, либо с фаговой ДНК. Полученная «конструкция», состоящая из ДНК-фрагментов различных организмов, называется реком-бинантной ДНК. Если такую ДНК ввести в бактериальную клетку, то с каждым циклом деления увеличивается и число копий реком-бинантной ДНК. Встроенный в бактериальный геном чужеродный ген может использоваться для получения в промышленных количествах полезного белка, например такого, как инсулин человека, который в норме не производится бактериальной клеткой.
Процесс клонирования схематически изображен на рис. 25.1 и более детально описывается ниже. Встраивание новых генов в эмбрионы растений и животных с целью создания так называемых трансгенных организмов (организмов, которые могут передавать эти гены потомству) является более трудной задачей. Эта тема будет обсуждаться в разд. 25.3—25.5.
Генную инженерию бактерий можно подразделить на пять этапов.
Этап 1. Выделение копии нужного гена из всех остальных генов организма.
Этап 2. Встраивание нужного гена в вектор.
Этап 3. Использование вектора для введения нужного гена в реципиентную клетку.
Этап 4. Отбор клеток, в которые вошла чужеродная ДНК (донорная ДНК).
Этап 5. Клонирование гена.
Приведенная выше очередность этапов — самая простая. Однако в некоторых случаях порядок действий может быть иным; например, в вектор может быть встроена и клонирована целая группа (или библиотека) генов и лишь затем выделен нужный ген.
25.1.2. Этап 1. Получение копии нужного гена
Это самая трудная часть процесса. Например, в геноме человека (геном — это вся ДНК в клетке) насчитывается около 3 млрд. нуклеотидов и ~ 100 ООО генов (по последним данным ~ 30 ООО). Типичный ген имеет несколько тысяч пар нук-
_Прикладная генетика 217
леотидов в длину, так что даже найти конкретный ген не так просто. Для получения копии гена используют три метода:
1) с помощью обратной транскриптазы получают копию гена на матрице его мРНК;
2) синтезируют искусственный ген;
3) используют метод «дробовика» («shot-gun»), включающий разрезание ДНК рестрикционными ферментами (рестрик-тазами) и поиск фрагмента, содержащего нужный ген.
Методику генной инженерии мы проиллюстрируем сначала на примере использования двух первых методов, которые прямо ведут к цели, т. е. позволяют выделить нужный ген. Затем мы рассмотрим третий метод.
Использование обратной транскриптазы
Несмотря на то, что в диплоидной клетке есть только две копии каждого гена (одна — в хромосоме, которая получена от матери, другая — в хромосоме, полученной от отца), активно функционирующий ген обычно образует тысячи комплементарных молекул мРНК (разд. 23.8). Чаще всего известно, в каких клетках данный ген активен. Например, ген, кодирующий инсулин, активен в ?-клетках поджелудочной железы. Ретровирусы содержат фермент, который может синтезировать на молекуле РНК комплементарную копию ДНК. Получение ДНК на матрице РНК — это процесс, который противоположен нормальной транскрипции, когда РНК синтезируется на матрице ДНК, поэтому фермент назвали обратной транскрип-тазой. Он стал ценным инструментом генной инженерии. (Сами ретровирусы используют этот фермент для того, чтобы превратить собственный геном, состоящий из РНК, в ДНК, которая способна инфицировать новые клетки; разд. 2.4.5.) Если известно, в каких клетках активен интересующий нас ген, выделить из этих клеток мРНК несложно. Когда эта задача выполнена, мРНК с помощью обратной транскриптазы превращают в ДНК-копию нужного гена (рис. 25.1). Полученную таким способом ДНК называют комплементарной ДНК, или кДНК, независимо от того, является она одно-цепочечной или двухцепочечной.
