Прессных и высокочувствительных методов анализа

Глава 4. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И КЛЕТОЧНАЯ

ИНЖЕНЕРИЯ

При оптимизации любого биотехнологического процесса, протекаю-

Щего с участием живых организмов, основные усилия обычно направлены

На улучшение их генетических свойств. Традиционно для этих целей ис-

Пользовали мутагенез с последующим скринингом и отбором подходящих

вариантов. Сегодня в этой области произошли громадные перемены. В

Настоящее время разрабатываются и применяются принципиально новые

Методы, основанные на технологии рекомбинантных ДНК. Модификация

генетического материала осуществляется разными методами: в живом

Организме (in vivo) и вне его (in vitro), соответственно, это два направле-

ния – клеточная инженерия и генетическая инженерия.

С помощью этих методов возможно получение новых высокопродук-

Тивных продуцентов белков и пептидов человека, антигенов, вирусов и др.

Развитие генетической и клеточной инженерии приводит к тому, что био-

Технологическая промышленность все шире и шире завоевывает новые

Области производства. Фундаментом для возникновения новейших мето-

Дов биотехнологии послужили открытия в генетике, молекулярной биоло-

Гии, генетической энзимологии, вирусологии, микробиологии и других

Дисциплинах.

МЕТОДЫ И ВОЗМОЖНОСТИ

ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Быстрое внедрение новейших фундаментальных достижений в практи-

Ку и существенное влияние последних на уровень теоретических исследо-

Ваний, свойственные биотехнологии, наиболее наглядно проявляются на

Примере развития генетической инженерии.

Важнейшим этапом для развития биотехнологии было выделение в се-

Редине текущего столетия молекулярной биологии в самостоятельную

Дисциплину. Возникновение молекулярной биологии стало возможным

Благодаря взаимодействию генетики, физики, химии, биологии, математи-

Ки и др. Э. Чаргофф и З. Д. Хочкис, исследуя молекулярные соотношения

Нуклеотидных оснований в ДНК (аденин, гуанин, цитозин, тимин) показа-

Ли, что у различных организмов они одинаковы. Это открытие сыграло

Ключевую роль в установлении структуры ДНК. Большую роль в расшиф-

Ровке структуры ДНК сыграл прогресс в области генетики бактерий и бак-

Териофагов. Было установлено (А. Херши, М. Чейз, Дж. Ледерберг,

Н. Циндер), что трансдукция (перенос генетического материала) может

Осуществляться с помощью бактериофага, а фаговой ДНК может принад-

Лежать роль носителя наследственности. Б. Хейсом были выяснены также

Закономерности полового процесса у бактерий (конъюгация), при кото-

Ром из донорских клеток, имеющих F-фактор (фертильность) генетиче-

Ский материал переносится в реципиентные клетки. Дж. Уотсон и Ф. Крик

Предложили комплиментарную модель строения ДНК и механизм ее реп-

ликации; было раскрыто уникальное свойство ДНК – способность само-

Воспроизведения (репликация).

На базе молекулярной биологии и генетики микроорганизмов к началу

Х гг. сформировалась молекулярная генетика. Г. Гамов в 1954 г. вы-

Двинул гипотезу о том, что каждый кодон (последовательность нуклеоти-

Дов, кодирующая одну аминокислоту) должен состоять из трех нуклеоти-

Дов. В 1961 г. было подтверждено экспериментально, что первичная

Структура белка закодирована в ДНК в виде последовательности нуклео-

Тидных триплетов (кодонов), каждая из которых соответствует одной из

Аминокислот. К 1966 г. удалось получить данные о строении генетиче-

Ского кода.

Следующим был вопрос о том, как переносится информация с ДНК, на-

Ходящейся в ядре, в цитоплазму, где реализуется синтез белка на рибосомах.

Было установлено, что последовательность триплетных кодонов, хранящая-

Ся в ДНК, транскрибируется (переписывается) в недолговечные молекулы

информационной РНК (иРНК). Данный этап ДНК → иРНК был назван

транскрипцией, а этап иРНК → белок – трансляцией. Перенос аминокис-