Гендік инженерияның типтік эксперименті және информацияның векторлы аударуы

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Қазақ Ұлттық Аграрлық Университеті

Агробиология және фитосанитария факультеті

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Гендік инженерияның типтік эксперименті және информацияның векторлы аударуы

Орындаған: Амантай Сабина ЗР-408

Тексерген: Есіркепов У. Ш.

Алматы 2016

Жоспар:

Кіріспе

Негізгі бөлім

Генді векторға енгізу
Генетикалық векторға оқшауланған генді құру
Генетикалык инженерия және процудент - жана ағзаларды құрастыру.

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Гендік инженерияда гендерді тасымалдау арқылы түраралық кедергілерді жойып, қажетті тұқым қуалайтын белгілерді бір организмнен екіншісіне беру іске асырылады.

Инженерия түсінігінің өзі құрастыру деген мағынаны береді. Олай болса, гендік инженерия организмнің жағымды белгілерін сақтай отырып, оған арнайы мақсатта қосымша жаңа қасиет беріп, генотипін қалаған бағытта өзгерту болып табылады. Гендік инженерияны ауыл шаруашылығында, медицинада пайдалану арққылы өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдердің қажетті гендерінің қызметін басқаруға мүмкіндік туды.

Соңғы жылдары гендік инженерияның көмегімен бактериялық клеткадан вирустық ауруларды емдеуге қолданылатын интерферон және өсу гормоны - соматотропин нәруыздарын алуға қол жетті. Қант диабеті ауруын емдеуге қолданылатын инсулин гормонын алудың арзан жолы табылды. Бұрын инсулин жануарлардың ұйқы безінен өте қымбатқа түсетін жолмен алынатын еді. Қазіргі кезде гендік инженерия әдісімен ішек таяқшасы бактериясынан бөлініп алынатын болды.

Қазіргі биотехнологияны көбінесе генетикалық инженерия негізіндегі биотехнология ретінде сипаттайды. Шындығында, бұл жасанды жасалған генетикалық бағдарламаларды жүргізудің нәтижесінде, бионысандардың бағытталған түрөзгергіштігіне қолданылатын негізгі жол. Кейде генетикалық инженерияның үш деңгейін ажыратады: 1) гендік - жеке гендерден тұратын, рекомбинантты ДНҚ - ымен тікелей манипуляциялау; 2) хромосомдық - гендердіңүлкен топтарымен немесе тұтас хромосомаларымен манипуляциялар; 3) геномдық - генетикалық материалдың барлығын немесе үлкен бөлігін біржасушадан басқасына тасымалдау. Қазіргі түсінікте генетикалық инженерияға рекомбинантты ДНҚ технологиясы кіреді. Генетикалық инженерия облысындағы жұмыстар төрт негізгі кезеңнен тұрады: 1) қажет генді алу; 2) оны репликацияға қабілетті, генетикалық элементке (векторға) құру; 3) реципиент - ағзаға, вектордың құрамына кіретін, генді енгізу; 4) қажетті генге ие болған, жасушаларды сәйкестендіру (скрининг және селекция) .

Генді векторға енгізу

Сол немесе өзге тәсілмен алынған, ген ақуыз құрылымы туралы ақпаратты жүзеге асыра алмайды. Геннің әрекетін басқаратын қосымша механизмдер қажет, сондықтан генетикалық ақпаратты жасушаға тасымалдау векторлар құрамында жүзеге асырылады. Векторлар - өз бетінше реплткацияға қабілетті сақиналы молекулалар. Ген вектормен бірге рекомбинантты ДНҚ - ын түзеді. Рекомбинантты ДНҚ - ды құрастыру in Vitro жүзеге асырылады. Вектордың сақиналы молекуласы рестриктазамен айырылады. Алынған сызықты ДНҚ молекуласы, ДНҚ - ны енгізетін ұштарға комплементарлы, жабысқақ ұштарға ие болуы қажет. Енгізілетін геннің және вектордың комплементарлы жабысқақ ұштарын ДНҚ лигазаның көмегімен, біріңғай сақиналы молекула түзумен, қайта тұйықтайды. Векторлардың екі негізгі класын ажыратады: вирустар және плазмидтер. Генетикалық векторлар ретінде вирустарды пайдалану барысында туындайтын, маңызды мәселе - аттеньюация болып табылады. Аттеньюация - вируспен зақымдалған жасушалар аман қалуы және ұрпаққа өзгерген генетикалық бағдарламаны беруі үшін патогенділіктің әлсіреуі. Бүкілағза бойымен басты инфекция қысқа мерзімде дамитындай, жануар немесе өсімдік ұлпасында тарай отырып, жасушадан жасушаға тез тасымалданатын вирустардың қабілеті биотехнология үшін үлкен мәнге ие болған. Вирустардың осындай қасиеті ересек ағзадағы соматикалық жасушалардың генетикалық түрөзгеру мүмкіндігін ашады. Бұл қатынаста барлық он адам ағзасының жасышаларымен жетіспейтін гендерді таситын, вирустарды енгізу жолымен, адамның тұқым қуалайтын ауруларын емдеу жолдары ашылады.

Плазмидтер - бактериялардан, саңырауқұлақтардан, өсімдіктерден және жануарлардан табыған, автономды өздігінен репликацияланатын генетикалық бірліктер. Генетикалық инженерияда бактериялық плазмидтер, әсіресе Е coli плазмидтер кең қолданыс тапқан.

Генетикалық векторға оқшауланған генді құру

Бактериалдық плазмидтер, бактериялардың коньюгациясы жолымен жасушадан жасушаға генетикалық ақпаратты тасуға қабілетті коньюгативті және бактериалық трансформация механизмі арқылы бір жасушадан басқасына тасымалданатын коньюгативті емес деп бөлінеді. Дербес тасымалдауға қабілетті плазмида - көмекші болған жағдайда ғана, коньюгация жолымен коньюгативті емес плазмидтердің тасымалы мүмкін болады. Кейбір плазмидтер амплификацияға қабілетті, яғни жасушада көшірмелердің үлкен санын түзеді, бұл гендерді фенотипті өрнектеу дәрежесін күрт жоғарылатады.

Векторларды құру барысында зерттеуші оған рестриктозаларды тану үлескілерін, сондай - ақ оңай танылатын белгілерді кодтайтын гендерді - маркерлерді енгізеді. Осы белгілер бойынша, вектор тасымалдаушылар болып табылатын, жасышаларды іріктеуге болады.

Космидтер - плазмидтер үлкен қызығушылық оятуда - олардың құрамына, ДНҚ - ның қапталуына жауап беретін, IEcoli фагтың ДНҚ cos - үлескісі енгізілген. Осындай плазмидалар генетикалық ақпараттың өте үлкен көлемін тасымалдауға қабілетті, рекомбинантты ДНҚ фагті бөлшектерге қапталуы мүмкін.

Өсімдіктердің генетикалық инженериясына қатысты Rhizobium және Agrobacterium туыстар бактерияларының плазмидтері тиімді. - те Ті - плазмидтер болады, ДНҚ плазмидтердің Т - үлескісі кейбір түрлердің өсімдіктерінде геномға құрылуы мүмкін. Ті - плазмидтерде үш ген (онкоген) болады, оның екеуі ауксин синтезінің кезеңдерін кодтайды, ал үшіншісі цитопининнің синтезіне жауап береді. Қалыпты өсімдік жасушаларының өсуі бұл гормондардың тыстан түсуімен реттеледі. Интеграцияланған күйдегі Т - 1 плазмидтер - Т - үлескілерден тұратын жасушалар, қатерлі ісіктерді - өсінділерді түзе отырып, бақылаусыз көбейеді. Плазмидтер оларда онкогендерді қиюмен «қарусыздандыруы» мүмкін. Қажетті өнімді кодтайтын, генді Т - үлеске қою, генетикалық нженерия үшін пайдалы векторға плазмидтердің түрленуіне алып келеді. Бірге опиндер деп аталатын октопиннің және нополиннің - аргинин туындыларының - аномальді аминқышқылдарының синтезін зақымдалған жасушаларда Т - 1 плазмидтер индуцирлейді. Опиндердің синтезге қабілеті пайдалы генетикалық маркер болып табылады. Реципиент ағза жасушаларына гендерді тасымалдау. Плазмидаға құрылған гендерді беру коньюгация немесе тасымалдау жолымен жүзеге асырылады. Егер гендер вирустың геномына құрылса, онда ақпаратты тасудың ең тараған тәсілі тасымалдау болып табылады.

Тасымалдау - жасуша белгілерінің өзгерісін тудыратын реципиент жасушаға плазмидті және бос ДНҚ - ның тасымалдануы. Бұл кезде реципиент хромосомасына немесе қандай да бір хромосомадан тыс генетикалық бірлікке біржіпшелі ДНҚ бөлшегінің рекомбинациясы мен интеграциясы жүреді. Тасымалдануды бактериялар ДНҚ тудыруы мүмкін. Мұны алғаш рет Гриффит пневмококктардан байқаған. Бактерия жасушасына ДНҚ - ның енуі оның өкілетті, яғни сезімтал күйін қажет етеді. Streptococcus және Pneumococcus өкілдерінде, 5 - 10 мД молекулалық салмақпен ақуыздар - өкілеттік факторлары ерекшеленген және тазартылған. Жасушаның өкілеттілігі сондай - ақ сыртқы ортаның шарттарымен де анықталады. Ecoli және В subtillis- те СаСl2 - мен полиэтиленгликольмен ( ПЭГ) жасышаларды өңдеумен тиімді тасымалдауға қол жеткізіледі.

Жасушаға енетін генетикалық материал жасуша ішілік нуклеозалармен шабуылдануы мүмкін. Бұл жағдайда келесілер табысты тасымалдануға ықпал етеді: 1) нуклеозалардың белсенділігін немесе синтезін бәсеңдету және 2) липосомаларға тасымалдайтын ДНҚ қосу - жасанды жарғақшалы лепидті везикулалар.

Өсімдіктердің және саңырауқұлақтардың, негізінен ашытқылардың тасымалдануын жүргізу үшін, интактілік протопласттарды алу қажет. Тетрциклин антибиотигіне төзімді, ашытқылар осындай тәсілмен алынған. Agrobacterium tumifaciens және өсімдіктер (петуния) протопласттарын бірлесіп өсіру өсімдік жасушаларының ерекше жоғары тиімділікті тасымалдануына алып келеді. СаСl2 және ПЭГ қатысуында қосқанда, өсімдіктердің жасушалары генетикалықвирус материалымен тасымалдануы мүмкін. Тасымалдау генетикалық ақпартты берудің ең әмбебап жолы болып табылады, ол генетикалық инженерия үшін ең үлкен мәнге ие болған. Коньюгация мен трансфекцияны, гендерді тиімді тасуға арналаған арнайы айлабұйымдармен күрделенген тасымалдаудың нұсқалары ретінде қарастыруға болады. Коньюгация жолымен кейбір плазмидалардың тасымалы ғана жүреді. Бұл жағдайда, ақуызды түтікшелер болып табылатын жыныс бүртікшелерімен бактерияларының бір (еркек донорлық) жасушасынан басқа (әйел, реципиенттік) жасушасына ақпарат көшеді. Конъюгативті тасымалдауды дербес жүзеге асыратын, плазмидтер шеңбері шектелгенімен, конъюгативтік емес плазмидтер, көмекші-плазмидтердің қатысуында, конъюгация жолымен берілуі мүмкін.

Трансфекция ретінде, жасушада вирус бөлшектерінің дамуына алып келетін, фаг немесе вирус гендерінің бүкіл жиынтығының берілісін айтады. Генетикалық инженерияда трансфекцияны жүргізу әдістемесіне бактерияларға қосымша сферопласттардың алынуын, жасушадан тыс нуклеазолардан инкубация ортасын тазалау және трансфекция тиімділігін мәнді жоғарлататын, протаминсульфатпен сәйкестікте сол немесе басқа фагтың тазартылған ДНК-ны қосу жатады. Вирустық табиғаттың сәйкес векторларымен өсімдіктер және жануарлар жасушаларының трансфекциясы протопласттар мен тазартылған ДНК-ды пайдалануда да, сондай-ақ бүтін көпжасушалы ағзалардың (бұл жағдайда көбінесе трансфекция туралы емес, инфекция туралы айтады) немесе ДНК-ның вирус бөлшектерімен зақымдануында да жүргізілуі мүмкін.

Қажетті генге (гендерге) ие болған, реципиент - жасушаларды сәйкестендіру. Тасымалдау, конъюгация немесе трансфекция жүргілілген соң, ген-насанаға ие болатын, жасушаларды сәйкестендіру қажет. Генно-инженериялық жобаның табыстылығы көбінесе пайданылған іріктеу әдісінің тиімділігіне тәуелді болады. Гендердің трансплантациясынан кейін, жасушалардың аздаған бөлігі ғана қажетті генге ие болатынын ескерсек, геннноинженериялық өңдеудегі бұл кезеңнің мәні айқындала түседі. Жасушаларды іріктеу екі кезеңде жүреді.

Бірінші кезең - сәйкесті векторға (генді транспланттауға қызмет ететін) ие болатын, жасушаларды іріктеу. Көбінесе бұл іріктеу, вектор белгіленген, гентикалық маркармен жүргізіледі. Антибиотиктерге орнықтылықтың детерминаттары векторда, антибиотикпен ортаға егу барысында, бұл векторға ие болатын, жасушалармен бактериялық популяцияны байытуғв мүмкіндік береді.

Екінші кезең - вектроға ғана емес, нысана - генге де ие болатын, жасушаларды іздеу. Ол үшін әдістердің екі тобын қолданады:

1) Реципиент-жасушалардың ДНК-ын тікелей талдауға негізделген әдістер: а) ДНК-ың нуклеотидті тізбектілігін анықтау; анықталатын генге болжамды ие болатын, жасушалардан, бұл генге ие болатын, үлескілерді іздеу жүргізілетін, вектор ДНК-ын ерекшеленеді; содан кейін нуклеодидті ген тізбектілігінің секвенделуін жүргізеді; б) жасушалардан бөлінген, қажетті ген немесе оған сәйкесті РНК-ы болуы мүмкін болатын шатырмен ДНК-ның гибридтелуі. Алдын-ала оқшауланған ДНК-ын біртізбекті күйге ауыстырады және біртізбекті ДНК - (немесе РНК) шатырымен өзара әрекетке түсіреді. Одан кейін екітізбекті гибридті ДНК молекулаларының болуын анықтайды.

2) Генмен кодталатын, белгіні сәйкестендіруге негізделген әдістер; а) генмен кодталатын, ферменттер синтезінде болатын, қосылысты түзететін жасушалардың немесе нысана - ген трансляциясының және транспкрипциясының өнімін - ақуызды синтездейтін, жасушаларды тікелей іріктеу-осылайша химерлік плазмидалар қоспасымен тасымалданған, жасушалар популяцияларынан гистидин синтездейтін ашытқылырды осылайша іріктеген; б) нысана - генге ие болған жасушалардың ғана өсуін қолдайтын, селективті орталарды пайдалану; мысалы, р-галактозидаза геніне (лактозаны жоюға қажетті ферментке) ие болатын, жасуша-рецепенттер, көміртектің жалғыз көзі ретінде лактозамен ортада бактерия жасушаларын өсіру жолымен, іріктелуі мүмкін; в) иммуннологиялық детекция: егер рекомбинантты ДНК құрамында анықталатын ген транкрибцияланса және тасымалданса, бірақ ағза фенотипіне ешбір әсер көрсетпесе ғана қолданылады; мысалы, егер ген адамның а-интерферонын коттаса, бактерия жасушалары ризаланып, артынан анти денелермен а-интерферонға анти геннін байланысу реакйиясын жүргізеді.

Генетикалык инженерия және процудент - жана ағзаларды құрастыру

Генетикалық инженерия әдістерінің көмегімен, өте әр түрлі өнімдерді синдездеуге қабілетті, микро ағзалардың жана формалардың, сонымен қатар, өсімдіктен және жануардан алынатын өнімдерді белгіленген жоспар бойынша құрастыруға болады (Н. С. Егоров, В. Д. Самуилов. 1985) . Бұл кезде микроағзалардың өнімділігін және жоғары өсу жылдамдығын, әртүрлі шикізат түрлерін жоюға қабілеттілігін ескеру қажет биотехнологияның алдындағы кең келешек адам ақуыздарының микробиологиялық смнтез мумкіндігіне жол ашады: осындай тәсілмен соматостатин, интерферондар, инсулин, өсу гармоны алынған.

Жаңа процудент - микроағзаларды құрастыру жолындағы негізгі мәселелер келесілерге негізделген:

1. Өсімдіктен, жануардан және адамзаттан алынған гендер өнімділері оларға бөтен жасуша ішілік ортаға түседі, мұнда микробты протеазалармен ыдырауға ұшырайды. Ерекше тез бірнеше минутта соматостатин секілді қысқа пептидттер гидролизденеді. Микробтың жасушада генноинженерлік ақуыздарды қорғау старатегиясы келесілерге негізделген: а) протеазалар ингибаторларын қолдануға; протеаза ингибиторның синтезіне жауапты, РТ генмен Т4 фагтың ДНК-бөлшегін, негізгі интерферон генін плазмидалар енгізу барысында адамзат интерферонының шығымы 4 есеге өсті (В. И. Таниянин, 1985) ; б) гибридті ақуыз молекуласының құрамында керекті пептидті алуға; в) гендердің амплификациясына (көмірлер санының ұлғаюына) ; плазмида құрамында адамзат проинсулиннің генін көпреттік қайталау Е. coli жасушасында бұл ақуыз мультимөлшерінің синтезіне алып келеді, ол мономерлік проинсулинге қарағанда, жасуша ішілік протеазалардың әсеріне мәнді түрде орнықты болып шықты.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.