Генетика плазмид

Генетическая инженерия — важнейший прогрессивный способ изменения генетической программы организма в целях создания высокопродуктивных штаммов промьпштенных микроорганизмов. Успехи современной генетической инженерии сушественно влияют на промышленную биотехнологию. Яркий пример больших возможностей генетической инженерии — создание во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов штамма Е. oli для получения треонина. В результате были изменены не только регуляторные свойства фермента аспартаткиназы, но и питательные потребности штамма. Введение в геном бактерии нового гена обеспечило бактерии возможность использования в качестве источника углерода сахарозу, основного дисахарида традиционного промышленного сырья — свекловичной мелассы. Перечисленные манипуляции наряду с амплификацией плазмид, содержащих оперон треонина, позволили значительно увеличить производительность штамма бактерии и получить за 40 ч ферментации 100 г L-треонина на 1 л культуральной жидкости. Учитывая исключительные способности штамма Е. соН к сверхсинтезу L-треонина, японская фирма Адзиномото приобрела в 1982 г. лицензию на использование российского штамма — продуцента треонина для организации собственного производства. [c.50]

Мутации, вызываемые транспозонами. В генетике бактерий все большее значение приобретает метод получения мутаций с помопдью транс-позонов. Транспозоны (Тп) представляют собой короткие двойные цепи ДНК, которые состоят из более чем 2000 пар оснований и обычно обусловливают устойчивость к одному антибиотику, в исключительных случаях-к нескольким, Транспозоны способны перепрыгивать из одного участка генома в другой, в частности из бактериальной хромосомы в плазмиду и обратно таким образом, они могут включаться в различные участки генома (см. разд. 15.3,1), В случае внедрения транспозо-на в какой-либо структурный ген хромосомы нуклеотидная последовательность этого гена будет нарушена и генетическая информация не сможет транслироваться в функционально полноценный полипептид. ВЬзникнет инсерционный мутант. [c.447]

Таким образом, перемещающиеся генетические элементы индуцируют все виды хромосомных перестроек слияние и диссоциацию репликонов, транслокации, делеции, инверсии и дупликации. Вместе с плазмидами и фагами они переносят гены между видами бактерий, подчас весьма отдаленными, и следовательно, играют важную роль в эволюции микроорганизмов. Новые возможности открывает использование мигрирующих элементов в генетическом конструировании. На основе их применения создаются методы транспозонного мутагенеза и генетической инженерии in vivo, существенно ускоряется разработка частной генетики бактерий, имеющих важное промышленное значение (N. Kle kner et al., [c.109]

Успехи генетического анализа у микроорганизмов, особенно у бактерий и бактериофагов, сыграли революционизирующую роль в методах изучения структуры и функций генетического материала. Организация геномов бактерий и пути, ведущие к их рекомбинации, оказались, на первый взгляд, совершенно отличными от того, к чему привыкли генетики, работавшие с эукариотами. У бактерий были открыты дополнительные (к хромосоме) генетические э.ле-менты плазмиды и эписомы. Некоторые эписомы существуют в свободной форме. Это бактериофаги, вся структура которых приспособлена к переносу генома между клетками. Другие плазмиды способны только к репликации в бактериальной клетке. Между этими крайними формами есть промежуточною варианты. Само существование таких дополнительных элементов генома поставило вопрос о возможности их использования для переноса генетического материала и не только между клетками бактерий. [c.224]

Космидные векторы — плазмиды, несущие os-последователь-ности, распознаваемые компонентами системы упаковки фага X [1], представляют собой удобный инструмент для клонирования и анализа больших фрагментов геномов, картирования хромосом и клонирования генов, размер которых превышает 20 т. п. н. Хотя в настоящее время разработаны приемы, позволяющие конструировать космидные клоны и оперировать с космидными библиотеками, все же неизбел но возникают трудности при получении и анализе больших библиотек, необходимых для клонирования генома млекопитающих в частности, вызывает затруднение введение специфических модификаций во вставки в тех случаях, когда их нельзя прямо увязать с характеристиками рестрикционной карты. Эти трудности могут быть весьма существенными. Во многих случаях для их преодоления используются методы генетики бактерий, позволяющие упростить илп облегчить решение этих задач. [c.74]

В работах по генетике микроорганизмов часто используют термин клон , под которым подразумевают популяцию генетически родственных клеток, полученную неполовым путем из одной родительской клетки. В молекулярной биологии клоном называют множественные копии идентичных последовательностей ДНК, полученные при их встраивании в клонирующие векторы (например, плазмиды). Под термином генетически модифицированные , или рекомбинантные , штаммы понимают штаммы микроорганизмов, полученные в результате генно-инженерных манипуляций. Часто новые штаммы микроорганизмов получают с помощью мутагенов. [c.191]

Для экспрессии клонированных эукариотических генов интенсивно используют обычные дрожжи Sa haromy es erevisiae. Тому есть несколько причин. Во-первых, это одноклеточный организм, генетика и физиология которого детально изучены и который можно выращивать как в небольших лабораторных колбах, так и в промышленных биореакторах. Во-вторых, выделены и охарактеризованы несколько сильных промоторов этих дрожжей, а для систем эндогенных дрожжевых экспрессирующих векторов могут использоваться природные, так называемые 2 мкм-плазмиды. В-третьих, в клетках [c.136]

При суперпродукции уровень экспрессии клонированного гена выражается в синтезе специфического белка в количестве не менее 2% от всех растворимых белков клетки-хозяина. В настоящее время имеются суперпродуценты, у которых количество синтезируемого специфического белка достигает 10—50% (здесь важнейшую роль играют многокопийные плазмиды, несущие встроенные гены). Генно-инженерными методами во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов (Москва) был получен штамм E. oli, обладающий сверхпродукцией L-треонина (30 г/л за 40 часов ферментации). [c.446]

Будущее Ba illus thuringiensis. Усилия ученых п новшества в технологии применения улучшили современные продукты Bt. однако самых значительных достижений мы ждем от биохимиков и генетиков. Методы работы с ДНК и плазмидами были использованы для доказательства того, что гены, контролирующие синтез кристаллов, локализованы на небольшом числе плазмид значительной молекулярной массы [626, 627]. Обзор доказательств этого, сделанный Дином [625, 628], включает результаты исследований ученых по трансдуцирующим фагам и трансформации протопластов. [c.311]

Явление это, по-видимому, лежит в области пограничной вирусологии здесь нет четкой границы между клеточной и вирусной ДНК. В нормальных условиях перенос части генома от донора к реципиенту у многих бактерий совершается одним из двух механизмов трансформацией или конъюгацией бактерий. Таким же путем происходит и перенос плазмид, эписом и нехромосомных генов. А к ним относятся половые и бактериоциногенные факторы, большинство которых имеют некоторые общие свойства с бактериофагами. Особая роль лизогенизирующих и особенно трансдуцирующих фагов в генетике бактерий состоит в их способности переносить почти любую часть бактериальной хромосомы. Что касается самого понятия вирус, то, по-видимому, от различных компонентов клетки-хозяина вирус отличается лишь способностью [c.282]

Помимо привычных методов гибридизации современный селекционер может воспользоваться для улучшения растительных культур методами молекулярной генетики. К их числу относятся введение в растительную клетку новой генетической информации с помощью плазмид, отбор новых типов из изолированных протопластов и соматическая гибридизация протопластов. Человек выращивает для своих нужд лишь небольшое число растений, а между тем существует множество еще неизученных растений, которые можно было бы широко использовать. К числу наиболее многообещающих видов относятся гваюла, дающая каучук, хохоба, дающая воск и масло, ЕсЫпосМоа, выращиваемая на зерно, и спаржевый горох, используемый для получения растительного белка. Новые методы разведения растений с применением тканевых культур и регулируемого воспроизведения могут быть полезны также и в лесоводстве. [c.527]

В течение 1977—1980 гг. во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов на базе лабораторного штамма Е. соИ К-12 с использованием методов генной инженерии впервые в мире был сконструирован эффективный штамм-продуцент L-треонина — важной незаменимой аминокислоты. Эта работа объединила исследователей из разных лабораторий, которые первоначально независимо друг от друга занимались изучением регуляции активности генов биосинтеза треонина (Р. С. Шаку-лов и сотр.), селекцией штаммов-продуцентов треонина (Н. И. Жданова и сотр.) и клонированием генов, контролирующих синтез треонина на многокопийных плазмидах (В. Г. Дебабов и сотр.). [c.181]

Предлагаемая вниманию читателей книга — прекрасное руководство по новейшим методам работы с генетическим материалом (бактерий, фагов, плазмид) применительно к задачам генетической инженерии. Авторы книги известные специалисты в области молекулярной генетики микроорганизмов, сотрудники такой авторитетной для биологов лаборатории, как Коулд-Спринг-Харбор, руководимой лауреатом Нобелевской премии Дж. Уотсоном. [c.5]

Клетки Е. сой не обладают природной компетентностью. Однако ввиду важности этого организма для молекулярной генетики, были разработаны методы, позволяющие придавать Е. соИ искусственную компетентность. При искусственной компетентности трансформирующие плазмиды взаимодействуют со специфическими каналами на внешней поверхности клеток. Каждая клетка обладает 10-200 каналами, обеспечивающими транспорт питательных веществ и других ингредиентов, необходимых для роста и размножения бактерий. В опытах по конкуренции трансформирующей плазмиды pBR322 и ее производной pXf 1 было установлено, что когда их смешивают в отношении 1 1000 (в сумме 10 молекул на клетку), это никак не сказывается на эффективности трансформации pBR322. Уменьшение этой пропорции до 1 10 ООО или 1 100 ООО (100 молекул на клетку) понижало эффективность трансформации лишь на 60 и 80%, соответственно. Это показывает, что имеется много каналов для проникновения ДНК, а сами клетки должны конкурировать друг с другом за ее захват. [c.148]

В настоящее время геномная инженерия находится в стадии накопления экспериментального материала. Тем не менее на основе достижений молекулярной биологии и генетики можно сформулировать некоторые общие принципы геномного конструирования, которые справедливы, по крайней мере, для плазмид, вчрусов и однокле "очных организмов. [c.433]

Предметом обсуждения в этой главе будет то воздействие, которое генетические методы, по-видимому, оказали на сенсорную технологию. В семидесятых годах, т. е. в течение последних десяти лет, в генетике было сделано четыре революционных открытия рестрикция ДНК эндонуклеазами, обнаружение плазмид (первоначально в бактериях), гибридизация нуклеиновых кислот, методы определения нуклеотидной последовательности ДНК. Благодаря этим открытиям стало возможным трансфеци-ровать в различные организмы, обычно бактериальные клетки, гены разного происхождения и затем экспрессировать их. Современное состояние техники получения рекомбинантных ДНК кратко описано ниже. [c.89]

Параллельно и в дополнение к методу визуального сравнения широко используется метод картирования ДНК. Метод, широко используемый в молекулярной генетике, нашел свое применение в исследованиях специфичности рестриктаз благодаря определению первичной структуры ряда ДНК-стандартов — небольших фагов и плазмид [39, 212, 231, 232, 266]. Визуальное сравнение нуклеотидных последовательностей в картированных районах в большинстве случаев позволяет обнаружить гомологические последовательности и тем самым определить узнаваемые участки. Если на этапе сравнения экспериментально полученной рестриктограммы с каталожными или расчетными иллюстрациями, сделано предположение о сайтовой специфичности исследуемого фермента, то для его подтверждения может быть также использован метод картирования. В этом случае предполагаемые координаты расщепления субстрата исследуемой рестриктазой бывают известны и поэтому величины и число фрагментов совместного расщепления с какой-либо известной рестриктазой можно получить расчетным путем. Совпадение расчетных и экспериментальных данных будет указывать на правильность предварительного вывода. [c.171]

В классической генетике хорошо известен так называемый эффект дозы гена, заключающийся в том, что увеличение в геноме какого-либо организма количества копий определенного гена вызывает пропорциональное повышение уровня его белкового продукта. С появлением методологии генетической инженерии использование эффекта дозы гена стало первым шагом к повышению выхода белковых продуктов клонируемых генов. Высокая доза гена достигается благодаря использованию многоко-пийных векторов, создаваемых для клеток Е. соИ на основе ДНК фагов и плазмид. [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология