|
Читайте также: |
Экспрессия гена - перенос генетической информации от ДНК через РНК к полипептидам и белкам.
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА, программируемый геномом процесс биосинтеза белков и(или) РНК. При синтезе белков Э. г. включает транскрипцию - синтез РНК с участием фермента РНК-полимеразы; трансляцию - синтез белка на матричной рибонуклеиновой кислоте, осуществляемый в рибосомах, и (часто) посттрансляционную модификацию белков. Биосинтез РНК включает транскрипцию РНК на матрице ДНК, созревание и сплайсинг. Э. г. определяется регуляторными последовательностями ДНК; регуляция осуществляется на всех стадиях процесса. Уровень Э. г. (кол-во синтезируемого белка или РНК) строго регулируется. Для одних генов допустимы вариации, иногда в значит. пределах, в то время как для других генов даже небольшие изменения кол-ва продукта в клетке запрещены. Нек-рые заболевания сопровождаются повышенным уровнем Э. г. в клетках пораженных тканей, напр. определенных белков, в т. ч. онкогенов при онкологич. заболеваниях, антител при аутоиммунных заболеваниях.
Различают Э. г.: 1) конститутивную - происходящую в клетке независимо от внешних обстоятельств. Сюда относят экспрессию генов, определяющих синтез макромолекул, необходимых для жизнедеятельности всех клеток, и спец. генов (тканеспецифичная Э. г.), характерных для конкретного вида клеток. 2) Индуцибельная Э. г. определяется действием к.-л. агентов - индукторов. Ими м. б. гормоны, ростовые в-ва и в-ва, определяющие дифференцировку клеток (напр., ретиноевая к-та). Индукция может происходить на определенной стадии развития организма, в определенной ткани; время и место индукции регулируются геномом. Как правило, изменения в Э. г. носят необратимый характер, по крайней мере в нормальных клетках. У раковых и трансформированных клеток эта закономерность может нарушаться. В роли индукторов м. б. также и факторы внешней среды, напр. изменение т-ры, питательные в-ва. После прекращения действия индуктора первоначальная картина Э. г. восстанавливается (временная Э. г.).
Большое значение Э. г. имеет в оптимизации синтеза белков методами генетич. инженерии. В качестве продуцента используют бактерии, дрожжи, растительные и животные клетки и даже живые организмы, такие организмы называют трансгенными. Искусственные гены конструируются таким образом, чтобы получить макс. кол-во желаемого продукта с миним. затратами, другими словами, чтобы достичь максимально высокого уровня экспрессии активного белка. Для сильной экспрессии в искусств, гене используют "сильные" регуляторные последовательности генов, обеспечивающие наибольшую продукцию белка. Часто эти последовательности ДНК имеют вирусное происхождение. Описаны случаи экспрессии целевого продукта в бактериях до уровня 50% от всего клеточного белка, Как правило, суперэкспрессирован-ные белки нерастворимы и секретируются в периплазматич. пространство бактерии. Особую сложность представляет получение белков, токсичных для клетки. В таких случаях используют строго индуцибельные системы (напр., РНК-по-лимеразу фага Т7 и ген с промотором для нее) или системы, позволяющие быстро выводить продукт наружу (секретирую-щие системы). Тем не менее, достичь высокой продукции нек-рых белков все же не удается. наиб. дорогим является получение белков в животных клетках.
Регулируемая экспрессия генов предполагает высокоспецифическое изменение внутриклеточного содержания кодируемых этими генами белков и нуклеиновых кислот в ответ на действие продуктов экспрессии других генов или регуляторных сигналов внутри- и внеклеточного происхождения, например, низкомолекулярных метаболитов, ксенобиотиков или физических факторов (температура, ионизирующее излучение и т.п.). Избирательность таких воздействий становится возможной благодаря образованию высокоспецифических белок-белковых комплексов, комплексов лиганд-рецептор, распознаванию белками определенных последовательностей нуклеотидов ДНК или РНК, а также вследствие комплементарных взаимодействий нуклеиновых кислот друг с другом
45 ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
Генная инженерия — это метод биотехнологии, который занимаетсяисследованиями по перестройке генотипов. Генотип является не простомеханическая сумма генов, а сложная, сложившаяся в процессе эволюцииорганизмов система. Генная инженерия позволяет путем операций в пробиркепереносить генетическую информацию из одного организма в другой.Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передаватьотдельные наследственные признаки одних организмов другим.Наиболее распространенным методом генной инженерии является методполучения рекомбинантных, т.е. содержащих чужеродный ген, плазмид. Плазмидыпредставляют собой кольцевые двухцепочные молекулы ДНК, состоящие изнескольких тысяч пар нуклеотидов. Этот процесс состоит из несколькихэтапов.
1. Рестрикция — разрезание ДНК, например, человека на фрагменты.
2. Лигирование — фрагмент с нужным геном включают в плазмиды и сшивают их.
3. Трансформация —введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки.
Трансформированные бактерии при этом приобретают определенные свойства.
Каждая из трансформированных бактерий размножается и образует колонию из
многих тысяч потомков — клон.
4. Скрининг — отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые
плазмиды, несущие нужный ген человека.
Весь этот процесс называется клонированием.
Эксперименты по клонированию животных ведутся давно. Достаточно убрать
из яйцеклетки ядро, имплантировать в нее ядро другой клетки, взятой из
эмбриональной ткани, и вырастить ее — либо в пробирке, либо в чреве
приемной матери. Клонированная овечка Доли была создана нетрадиционным
путем. Ядро из клетки вымени 6-летней взрослой овцы одной породы пересадили
в безъядерное яйцо овцы другой породы. Развивающийся зародыш поместили в
овцу третей породы. Так как родившаяся овечка получила все гены от первой
овцы — донора, то является ее точной генетической копией. Этот эксперимент
открывает массу новых возможностей для клонирования элитных пород, взамен
многолетней селекции.
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 148 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |