Генная инженерия

В 1979 году из 60 млн. больных сахарным диабетом во всём мире лишь 4 млн. получали препарат инсулина – гормона поджелудочной  железы, регулирующего уровень сахара в крови и клетках. При недостатке инсулина у человека развивается  сахарный диабет. Из-за недостатка этого гормона глюкоза из крови плохо переносится в клетки. Клетки человеческого тела при этом голодают, хотя в крови накапливается большой избыток глюкозы. Для лечения таких больных раньше получали инсулин из поджелудочной железы животных. Поскольку строение бычьего инсулина несколько отличается по первичной структуре (по последовательности аминокислот) от человеческого гормона, то не все больные переносят его. Синтез человеческого инсулина генно-инженерными методами открыл новые возможности для лечения таких больных. С 1982 года этот гормон получают в промышленных масштабах из бактерий E.colli, содержащих ген человеческого инсулина.

К основным достижениям, которые обусловили рождение и успешное развитие генной инженерии, можно отнести следующее:

• Доказательство в 1944 году О.Эйвери с соавторами роли ДНК как носителя генетической информации и открытие в 1953 году Дж.Уотсоном и Ф. Криком структуры ДНК;
• Экспериментальное подтверждение универсальности генетического кода;
• Интенсивное развитие молекулярной генетики, объектами которой прежде всего стали бактерия Escherichia colli, а также её вирусы и плазмиды;
• Отработка простых методов выделения высокоочищенных препаратов неповреждённых молекул ДНК плазмид и вирусов;
• Разработка методов введения в чувствительные клетки молекул ДНК вирусов и плазмид в биологически активной форме, обеспечивающей репликацию молекул ДНК и/или экспрессию кодируемых ими генов;
• ДНК в качестве субстрата катализируемых ими реакций, особенно рестриктаз и ДНК-лигаз.

Разработка быстрых методов секвенирования сделала возможным определение нуклеотидных последовательностей крупных молекул ДНК. В 1978 году Ф.Сэнгер с соавторами опубликовали первую полную последовательность геномной одноцепочечной ДНК бактериофага φХ174, имеющей размер 5386 нуклеотидов. Следующий рубеж был сделан при определении нуклеотидной последовательности митохондриальной ДНК человека (16569 пн) в 1981г. Серьёзным успехом явилось определение полной нуклеотидной последовательности ДНК бактериофага λ, состоящей из 48502 пн. В 1992 году С.Н.Щелкунов с соавторами вручную методом Макима-Гилберта секвенировали геном вируса натуральной оспы (186 тпн). Подробнее открытия, связанные с секвенированием геномов различных типов организмов, можно проследит в приложениях 2, 3, 4.

 

Приложение 1.

Лигирование липких концов.

OH

 5 …pN-pN-pG     PA-pA-pT-pT-pC-pN-pN…3

   +

3 …Np-Np-Cp-Tp-Tp-Ap-Ap        Gp-Np-Np…5

OH

OH

5…pN-pN-pG     pA-pA-pT-pT- pC -pN-pN…3

 

3 …Np-Np-Cp - Tp-Tp-Ap-Ap     Gp-Np-Np…5

OH

  ДНК-лигаза     АТП, Mg²⁺

 

5 …pN-pN-pG-pA-pA-pT-pT-pC-pN-pN…3

3 …Np-Np-Cp-Tp-Tp-Ap-Ap-Gp-Np-Np…5

Динамика обнаружения генов, мутации по которым обусловливают  различные заболевания человека.

 

Список литературы.

1. «Генетическая инженерия»,2е издание, С.Н. Щелкунов, «Сибирское университетское издательство», Новосибирск, 2004.
2. «Общая биология», 2е издание, В.К.Шумный, А.О.Рувинский, «Просвещение», Москва, 1995.
3. «Основы генетической инженерии растений», Э.С. Пирузян, «Наука», Москва, 1988.