Генная инженерия

Генная инженерия — это направление биотехнологии, объединяющее знания, приемы и методики из целого блока смежных наук — генетики, биологии, химии, вирусологии и других — чтобы получить новые наследственные свойства организмов.

Перестройка генотипов происходит путем внесения изменений в ДНК и РНК.

Если внести в растение, микроорганизм, организм животного или даже человека новые гены, можно наделить его новой желательной характеристикой, которой до этого он никогда не обладал. С этой целью генная инженерия используется во многих сферах. Например, на её основе сформировалась отдельная отрасль фармацевтической промышленности, представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии.
 

На методах рекомбинантных ДНК  основано биотехнологическое получение лекарственных средств (инсулин, интерфероны), многих вакцин (против гепатитов В, С, арбовирусных лихорадок), получение генномодифицированных продуктов.

Рекомбинантными ДНК называются молекулы ДНК, полученные вне живой клетки, в пробирке invitro, путём соединения природных или синтетических фрагментов ДНК с молекулами, способными реплицироваться в клетке. Основу эксперимента составляет встраивание природной или чужеродной ДНК в вектор, который представляет собой бактериальную плазмиду или геном вируса. Затем рекомбинантную молекулу ДНК в составе вектора вводят в клетку, где она реплицируется. Клетка, содержащая такую ДНК, размножается, образуя клон из множества одинаковых трансформированных клеток. Основная задача - не только получить клон, но и добиться, чтобы клетка производила нужный запланированный продукт за счёт экспрессии (т.е. проявления) встроенного гена и производила такие чужеродные белки для неё белки в достаточных количествах.

Три главных фермента генной инженерии

В 1972 году были открыты ферменты рестрикции (разрезания ДНК) – рестриктазы, которые расщепляют ДНК в специфических участках. Не менее важным оказалось открытие других ферментов - лигаз, способных «сшивать» фрагменты ДНК. И, наконец, главный фермент - обратная транскриптаза, которая синтезирует ДНК на матрице РНК.

Для встраивания одного или нескольких генов в ДНК с последующим введением такой рекомбинантой ДНК в клетки микроорганизмов необходимы как рестриктацы (рестрикционные эндонуклеазы), так и лигазы с обратной транскриптазой.

Отметим, что в норме в живой природе постоянно происходит взаимный обмен генетической информацией между микроорганизмами путем трансформации. Подобным же путём появляются новые варианты вирусов. Эти процессы in vivо, называют генетической рекомбинацией, а возникшие за счёт неё в природе вирусы – рекомбинантными.

Рекомбинантный белок (recombinant protein) [лат. re- - приставка, обозначающая повторность действия или противоположное действие, и combination – соединение] – белок, состоящий из соединения аминокислотных последовательностей различных природных белков, полученный с помощью технологии рекомбинантных ДНК. Рекомбинантные белки широко используются в медицине, как для лечения и профилактики заболеваний, так и в диагностических целях. Первым таким белком, полученным в промышленных масштабах, был гормон роста человека.

Видео: Генная инженерия сегодня
Лектор: Патрушев Лев Иванович, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Лаборатории биотехнологии Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Презентация: http://www.slideshare.net/defensenetw...
Выступление на конференции "Синтетическая биология и проектирование биоинженерных устройств" www.synbio2012.ru

Методы генной инженерии Перейти

 Видео: Создание генов

Видеолекция: Гены человека