|
Генетическая инженерия - конструирование in vitro
функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК), или иначе -
создание искусственных генетических программ (Баев А. А.). По Э. С. Пирузян
генетическая инженерия - система экспериментальных приемов, позволяющих
конструировать лабораторным путем (в пробирке) искусственные генетические
структуры в виде так называемых рекомбинантных или гибридных молекул ДНК.
Речь идет о направленном, по заранее заданной программе
конструировании молекулярных генетических систем вне организма с последующим
введением их в живой организм. При этом рекомбинантные ДНК становятся составной
частью генетического аппарата рецепиентного организма и сообщают ему новые
уникальные генетические, биохимические, а затем и физиологические свойства.
Цель прикладной генетической инженерии заключается в
конструировании таких рекомбинантных молекул ДНК, которые при внедрении в
генетический аппарат придавали бы организму свойства, полезные для человека.
Технология рекомбинантных ДНК использует следующие методы:
- специфическое расщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами,
ускоряющее выделение и манипуляции с отдельными генами;
- быстрое секвенирование всех нуклеотидов очищенном фрагменте
ДНК, что позволяет определить границы гена и аминокислотную последовательность,
кодируемую им;
- конструирование рекомбинантной ДНК;
- гибридизация нуклеиновых кислот, позволяющая выявлять
специфические последовательности РНК или ДНК с большей точностью и
чувствительностью, основанную на их способности связывать комплементарные
последовательности нуклеиновых кислот;
- клонирование ДНК: амплификация in vitro с помощью цепной
полимеразной реакции или введение фрагмента ДНК в бактериальную клетку, которая
после такой трансформации воспроизводит этот фрагмент в миллионах копий;
- введение рекомбинантной ДНК в клетки или организмы.
История генетической инженерии
Генная инженерия появилась благодаря работам многих
исследователей в разных отраслях биохимии и молекулярной генетики. На
протяжении многих лет главным классом макромолекул считали белки. Существовало
даже предположение, что гены имеют белковую природу. Лишь в 1944 году Эйвери,
Мак Леод и Мак Карти показали, что носителем наследственной информации является
ДНК. С этого времени начинается интенсивное изучение нуклеиновых кислот. Спустя
десятилетие, в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали двуспиральную модель ДНК.
Именно этот год принято считать годом рождения молекулярной биологии.
На рубеже 50 - 60-х годов были выяснены свойства
генетического кода, а к концу 60-х годов его универсальность была подтверждена
экспериментально. Шло интенсивное развитие молекулярной генетики, объектами
которой стали E. coli, ее вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения
высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов. ДНК
вирусов и плазмид вводили в клетки в биологически активной форме, обеспечивая
ее репликацию и экспрессию соответствующих генов. В 70-х годах был открыт ряд
ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК. Особая роль в развитии
методов генной инженерии принадлежит рестриктазам и ДНК-лигазам.
Историю развития генетической инженерии можно условно
разделить на три этапа. Первый этап связан с доказательством принципиальной
возможности получения рекомбинантных молекул ДНК in vitro. Эти работы касаются
получения гибридов между различными плазмидами. Была доказана возможность
создания рекомбинантных молекул с использованием исходных молекул ДНК из
различных видов и штаммов бактерий, их жизнеспособность, стабильность и
функционирование.
Второй этап связан с началом работ по получению
рекомбинантных молекул ДНК между хромосомными генами прокариот и различными
плазмидами, доказательством их стабильности и жизнеспособности.
Третий этап - начало работ по включению в векторные молекулы
ДНК (ДНК, используемые для переноса генов и способные встраиваться в
генетический аппарат клетки-рецепиента) генов эукариот, главным образом,
животных.
Формально датой рождения генетической инженерии следует
считать 1972 год, когда в Стенфордском университете П. Берг, С. Коэн, Х. Бойер
с сотрудниками создали первую рекомбинантную ДНК, содержавшую фрагменты ДНК
вируса SV40, бактериофага и E. coli.
|
