Мутагенез применение

Разработка метода направленного мутагенеза и его применение для установления структуры белков [c.777]

Олигонуклеотиды, синтезированные химическими методами, находят широкое применение в молекулярной биотехнологии. Их используют в качестве зондов при ДНК-гибридизации, линкеров, соединяющих разные молекулы ДНК в экспериментах по клонированию, праймеров при секвенировании ДНК или осуществлении сайт-специфического мутагенеза клонированных генов-мишеней. [c.85]

Помимо описанного выще, для случайного мутагенеза используют и другие методы, например один из вариантов олигонуклеотид-направ-ленного мутагенеза с применением ДНК фага М13. В этом случае затравкой для синтеза ДНК служит смесь олигонуклеотидов, содержащих случайные замены. В результате получают библиотеки клонов, несущих множество мутаций в различных сайтах. Недостаток подходов, при которых в клонированном гене образуется больщое число случайных мутаций, состоит в необходимости тестирования каждого клона для идентификации того, который детерминировал бы синтез нужного белка. Это весьма непростая [c.167]

О применении химического мутагенеза в естественном отборе у активного ила [c.27]

Наряду с такой моделью применения химического мутагенеза в системах естественного отбора возможны известные промежуточные формы вмешательства, стоящие между искусственным и естественным отбором. Их примером может быть индукция у диких растений (а иногда и животных) невосприимчивости к патогенам или вредителям, повышение плодовитости, устойчивости к крайним температурам и т. и., вызываемые в небольшой части популяции известного вида дикой флоры. [c.28]

Применение химического мутагенеза в рассмотренных и некоторых других системах естественного отбора является, наряду с решаемыми важными экспериментальными задачами, новым прямым средством изучения роли мутаций в эволюции. Принципиальное решение общей генетической проблемы значения мутаций в эволюции обещает получить экспериментально не только большую количественную определенность, но также теоретически важные заключения. Созидательное значение естественного отбора проявляется только при наличии дискретной генной организации. [c.33]

Использование модифицирующих факторов нри химическом мутагенезе способствует раскрытию механизмов действия химических мутагенов. Особенно интересно применение модификаторов при работе с НАМ — мутагенами комплексного действия, которые, несмотря на общность ряда генетических характеристик, различаются но некоторым физико-химическим свойствам и по особенностям взаимодействия с генетическим субстратом в зависимости от заместителя у атома азота [1, 2]. [c.61]

Главная задача данной работы — изучить возможности применения одной из сторон химического мутагенеза для повышения [c.303]

Создание высокоактивных штаммов микроорганизмов и сбалансированных экосистем желудочно-кишечного тракта животных проводится как обычными методами генетики и селекции, так и с использованием мутагенеза и клонирования генов. Применение этих методов позволит целенаправленно изменять экосистемы желудочно-кишечного тракта животных в нужном направлении, добиваясь улучшения усвояемости корма, усиления синтеза полезных веществ, подавления патогенной микрофлоры. [c.295]

Изучение роли общеизвестных защитных веществ при химическом мутагенезе почти не проводилось. Нам известны две работы, в которых применение защитных веществ при воздействии химическими мутагенами способствовало некоторому увеличению у растений числа мутантов и снятию поражений, вызванных мутагенами [15, 16]. Влияние защитных веществ на генетическую активность и изменение повреждающего действия К-нитрозо-М-алкилмочевин еще не изучалось. [c.107]

Таким образом, благодаря широкому применению химического мутагенеза и последующего инбридинга в селекционно-генетических исследованиях на чине посевной, созданы реальные возможности использования гетерозиса у этой ценной зернобобовой культуры. [c.185]

В последнее время в молекулярной генетике все большее применение начинают получать методы сайт-специфического или направленного мутагенеза. Уже первые опыты их применения для исследования первичных процессов фотосинтеза дали очень интересные и многообещающие результаты. Остановимся кратко на этих данных и на особенностях направленного мутагенеза фотосинтезирующих организмов. [c.337]

В развернутом и намечаемом дальше сочетании естественного отбора с химическим мутагенезом, примененным к обитателям промышленного химического очистного сооружения, есть много несходного с сельскохозяйственной и микробиологической селекцией. Так, в очистном водоеме выживание и размножение мутантов бактерий и низших растений, которые приобрели люсоб-ность сильнее разлагать загрязняющие химически, - продукты, протекает при сохранении ценозов активного ила. При этом особенно выгодно возникновение эффективных мутантов, быстрое размножение которых усиливает экологическую систему, сложившуюся до мутагенного вмешательства. [c.29]

Фотохимические реакции присоединения кислорода важны во многих фотосенсибилизированных процессах окисления ненасыщенных соединений. Биологические аспекты фотосенсиби-лизированного окисления известны с 1900 г., когда было открыто, что присутствие кислорода и сенсибилизирующих красителей могут вызывать гибель микроорганизмов. Патологические эффекты фотоокисления компонентов клетки включают повреждение клетки, мутагенез или онкогенез и летальный исход. Последние исследования фотосенсибилизированного окисления позволили лучше понять механизмы химических процессов, а полученные результаты находят теперь применение в области биологии. Логично закончить настоящую главу описанием этих очень важных реакций фотоокисления. [c.173]

Важнейщим путем интенсификации биосинтеза антибиотиков является выведение и использование штаммов продуцентов с повышенной антибиотической активностью. Получение таких штаммов стало возможным благодаря разработке и широкому применению методов экспериментального мутагенеза. Из физических факторов в селекционной работе эффективно используются ионизирующие излучения (рентгеновы лучи, -у-лучи, быстрые нейтроны и др.), ультрафиолетовая радиация, температура, ультразвук. Высокую частоту наследуемых изменений вызывают у микроорганизмов также многие химические соединения, которые предложено объединять (Никифоров, 1965) в следующие группы ингибиторы предшественников нуклеиновых кислот аналоги азотистых оснований, включающиеся в нуклеиновые кислоты алкилирующие соединения окислители, восстановители и свободные радикалы акридиновые красители. Из факторов биологической природы в селекции продуцентов антибиотиков часто применяются фаги и антибиотики. [c.179]

В 1945 г. Шредингер написал книгу Что такое жизнь с точки зрения физики , оказавшую существенное влияние на развитие биофизики и молекулярной биологии. В этой книге внимательно рассмотрено несколько важнейших проблем. Первая из них — термодинамические основы жизни. На первый взгляд имеется решительное противоречие между эволюцией изолированной физической системы к состоянию с максимальной энтропией, т. е. неупорядоченностью (второе начало термодинамики), и биологической эволюцией, идущей от простого к сложному. Шредингер говорил, что организм питается отрицательной энтропие1и>. Это означает, что организмы и биосфера в целом не изолированные, но открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой и веществом, и энергие . Неравновесное состояние открытой системы поддерживается оттоком энтропии в окружающую среду. Вторая проблема — общие структурные особенности органиа-мов. По словам Шредингера, организм есть апериодический кристалл, т. е. высокоупорядоченная система, подобная твердому телу, но лишенная периодичности в расположении клеток, молекул, атомов Это утверждение справедливо для строения организмов, клеток и биологических макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты). Как мы увидим, понятие об апериодическом кристалле важно для рассмотрения явлений жизни на основе теории информации. Третья проблема — соответствие биологических явлений законам квантовой механики. Обсуждая результаты радиобиологических исследований, проведенных Тимофеевым-Ресовским, Циммером и Дельбрюком, Шредингер отмечает, квантовую природу радиационного мутагенеза. В то же время применения квантовой механики в биологии не тривиальны, так как организмы принципиально макроскопичны. Шредингер задает вопрос Почему атомы малы Очевидно, что этот вопрос лишен смысла, если не указано, по сравнению с чем малы атомы. Они малы по сравнению с нашими мерами длины — метром, сантиметром. Но эти меры определяются размерами человеческого тела. Следовательно, говорит Шредингер, вопрос следует переформулировать почему атомы много меньше организмов, иными словами, почему организмы построены из большого числа атомов Действительно, число атомов в наименьшей бактериальной клетке [c.12]

Молекулярная биотехнология — это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуш ествляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или получение уже известного продукта в промышленных масштабах. В ч. I мы познакомим читателя с концепциями молекулярной биотехнологии и теми микроорганизмами, которые в ней используются, с основами молекулярной биологии и методологией рекомбинантных ДНК. Будут описаны такие методы, как химический синтез генов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) ДНК. Помимо успешного клонирования нужного гена очень важно обеспечить его правильное функционирование в организме нового хозяина, поэтому мы остановимся также на способах оптимизации работы клонированных генов в про- и эукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез in vitro). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии. [c.13]

Технология рекомбинантных ДНК позволяет выделять гены любых белков, существующих в природе, экспрессировать их в специфическом хозяйском организме и получать чистые белковые продукты. Однако физические и химические свойства таких природных белков часто не удовлетворяют условиям, обеспечивающим возможность их промышленного применения. Иногда для получения белков, обладающих нужными свойствами, в качестве источника соответствующих генов используют организмы, растущие в необычных, зачастую экстремальных условиях. Например, для синтеза а-амилазы, не утрачивающей своей активности при высокой температуре, выделили ее ген из Ba illus stearothermophilus — бактерии, естественной средой обитания которой являются горячие источники с температурой воды 90 °С. Полученная таким образом а-амилаза оставалась активной при температурах, при которых осуществляют промышленное производство этилового спирта из крахмала. Для получения белков с заранее заданными свойствами можно использовать также мутантные формы генов. Однако число мутантных белков, образующихся в результате замены отдельных нуклеотидов в структурном гене с помощью обычного мутагенеза, чрезвычайно велико. Мутагенез с последующим отбором редко приводит к существенному улучшению свойств исходного белка, поскольку большинство аминокислотных замен сопровождается снижением активности фермента. [c.158]

Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием плазмидной ДНК Основной недостаток олигонуклеотид-направ-ленного мутагенеза с использованием фага М13 -большое число процедур. Чтобы выделить мутантную форму нужного гена, приходится затратить много времени. В качестве альтернативы системе с использованием фага М13 было разработано множество других подходов, основанных на применении плазмидных ДНК. Это позволяет обойтись без переноса Интересующего исследователя гена из плазмиды в фаговую ДНК, а после завершения мутагенеза - обратно в плазмиду. Один из этих подходов включает встраивание ДНК в плазмидный вектор, который несет функциональный ген устойчивости к тетрациклину и неактивный ген устойчивости к ампициллину в середине последнего заменен один нуклеотид (рис. 8.3). Клетки Е. соИ трансформируют вектором, несущим ДНК-мишень, и двухцепочечную плазмидную ДНК денатурируют щелочью с тем, чтобы получить одноцепочечные кольцевые молекулы. Денатурированную ДНК отжигают с тремя разными олигонуклеоти- [c.161]

Предположим, что вы клонировали бактериальный ген, экспрессирующийся в Е. соИ, и хотите изменить его активность. Однако в результате применения стандартного метода мутагенеза с использованием ДИК М13 по ряду технических причин лишь небольшая часть клонов приобрела мутантный ген-мишень, а большинство из них содержит интактный ген. Как увеличить долю клонов, содержащих ДНК с нужной мутацией [c.176]

В прошлом для увеличения продуктивности штаммов обычно использовали мутагенез и отбор именно таким путем удалось повысить выход антибиотиков, синтезируемых грибами и акти-номицетами. Рис. 7.1 иллюстрирует применение этих методов для повышения выхода пенициллина. Было последовательно отобрано свыше двадцати штаммов, продуцируюпщх все больше пенициллина, и в конечном счете продуктивность увеличилась в 55 раз. Как в этом случае, так и во многих других прямого отбора не происходило, поскольку не удавалось создать условия, при которых росли бы только искомые штаммы. Вместо этого пришлось применять метод скрининга клетки, выжившие после воздействия больших доз мутагенов, размножали в колбах на качалках, после чего в фильтратах культуральной среды определяли количество антибиотика. [c.297]

Введение чужеродного гена в клетки организма-продуцента — это отнюдь не единственный генно-инженерный способ конструирования новых штаммов. Иногда оказывается полезным клонирование собственных генов организма. Так, если известно, что определенная ферментативная реакция лимитирует скорость какого-то метаболитического процесса, то введение многих копий соответствующего гена в рекомбинантные плазмиды может ликвидировать это узкое место благодаря образованию большего числа молекул фермента. Главной областью применения самоклонирования , видимо, может стать направленный мутагенез. При обычном методе получения новых штаммов с помощью мутагенеза и отбора действию мутагена подвергается весь геном организма-продуцента. При этом, естественно, не гарантируется, что полезные мутации произойдут именно в интересующих нас генах. Мутируют также и другие гены, и некоторые из таких мутаций неблагоприятно повлияют на жизнеспособность организма-продуцента. Если же провести клонирование нужных генов, то их обработку мутагеном можно провести in vitro, а затем вернуть эти гены в организм, Это гарантирует получение только желаемых мутаций. [c.321]

Вопрос о подобнодм вкладе химического мутагенеза в естественный отбор представляет двоякий интерес — теоретический и в связи с наносящими ущерб природе промышленными химическими загрязнениями. Вред последних очень многообразен и с самого начала поэтому оговоримся, что потенциальное положительное влияние, которое ожидается от применения химического мутагенеза в этой области, лишь паллиативно и пе в состоянии устранить взятые в целом последствия химических загрязнений. [c.27]

Наиболее обещающим образцом применения химического мутагенеза в естественном отборе мы считаем обработку бактериальных и грибковых форм активного ила, а также содержащихся в нем зеленых водорослей. При этом синхронному воздействию подвергаются нредставите.ли тысяч раз шчных видов. Судьба индуцированных мутаций определяется в условиях очистного сооружения естественным отбором, подхватывающим возникающие мутации, способные с повышенной активностью разлагать химические загрязнения. [c.27]

Положительные предпосылки открывает применение химического мутагенеза путем обработки активного ила но средней величине подвергаемой воздействию выборки, если ее сравнивать с обычными выборками в селекции продуцентов антибиотиков или витаминов. Селекционер — промышленный микробиолог — отбирает для анализа обычно несколько сот или, реже, тысячу обработанных снор, поскольку трудоемкий процесс анализа продуктивности не позволяет охватить больший материал. Между тем в процедурах повышения продуктивности активного ила с помощью химических мутагенов возможно сохранение сотен тысяч и даже многих миллионов обработанных организмов. [c.31]

При столь возрастающем исходном потенциале возникших мутантов, анализируемых естественным отбором, есть реальные шансы на полезное применение химического мутагенеза в рассматриваемых системах естественного отбора. Конечно, потери в условиях естественного отбора также велики, но большее абсолютное количество выживших и С0не])11ича101цнх по приспособленности мутаций не оставляет сомнени п сохранении по всем организмам большей их части, чем при искусственном отборе. [c.31]

Известно большое число работ по применению методов экснериментального мутагенеза на самоопыляюш,ихся культурах, но мало работ по получению этим методом практически-ценных форм перекрестноопыляюшихся культур. Тем не менее перспективность радиационного и химического мутагенеза не вызывает сомнений [1]. В последнее время получены ценные в фитопатологическом отношении мутантные линии кукурузы [2, 3], гречихи [4], огурцов [5] и других культур. [c.146]

Начало применения экспериментального мутагенеза в селекции сон в СССР относится к 30-м годам [1]. Возобновились эти работы с 1956 г. [2]. Но получение мутаций у сои при помощи химических мутагенов нашло широкое применение только в последние годы [3—5]. В наших предыдущих сообщениях показано влияние целого ряда химических мутагенов па нолевую всхожесть семян сои, частоту мутаций в зависимости от мутагена, его дозы и природы генотипа сорта [6]. Настоящее исследование посвящается изучению генетической природы мутаптных форм сои, ио-.иучепных при помощи химических мутагенов, и их семенной продуктивности. [c.217]

А. Г. Павлова, Сухе Батор, М. Д. Даминов. 1973. В сб. Применение химического мутагенеза в медицине и сельском хозяйстве. М., Наука , стр. 153. [c.252]

В селекции растений на устойчивость к заболеваниям большое значение имеет хорошая изученность генетики возбудителя заболевания, спектра его изменчивости по вирулентности, механизмов расообразовательного процесса. В исследовании этих вопросов важную роль может сыграть применение индуцированного мутагенеза. В настоящее время мутанты фитопатогенных микроорганизмов успешно используются как для изучения частной генетики патогена, так и для изучения взаимодействий в системе паразит — хозяин [1]. Мутационный анализ признака вирулентности позволяет до некоторой степени оценить возможность появления в природе определенных рас фитопатогена в результате спонтанного мутирования. Применение мутантов с измененной вирулентностью, возможно, позволит вести упреждающую селекцию растений к расам паразита, которые могут появиться в будущем. [c.334]

Оценка вирулентпости мутантов свидетельствует о сложности этого свойства и тонкой подгонке обменных процессов паразита к таковым у хозяина. Абсолютное большинство изменений в организме паразита, происходящих в результате различных мутаций, приводит к неспособности вызывать заболевание растения-хозяина. Аналогичная ситуация должна возникать и при изменениях в организме растения-хозяина, что может обусловить успешное применение индуцированного мутагенеза в получении устойчивых к вилту форм хлопчатника. Для выделения у патогена мутантов но вирулентности, способных поражать более широкий или иной круг сортов растения-хозяина, необходимо, по-видимому, изучение прежде всего форм, слабоотличающихся от дикого типа по другим признакам. [c.337]

Ряд исследователей пришли к выводу, что у большинства амфидиплоидов генотипы двух родителей, объединенные в одной клетке, не могут функционировать как единое целое, и поэтому амфидиплоиды большей частью могут быть использованы только как исходный материал для селекции. Известны только единичные случаи, когда амфидиплоиды непосредственно используются для практических целей. Так, например, Киш путем гибридизации различных Triti ale и отбором выделил 42-хро-мосомный амфидиплоид, превосходящий по урожайности рожь и подходящий в качестве ее замены на песчаных почвах. Были также предприняты попытки применения методов отбора и искусственного мутагенеза для получения стабильных амфидиплоидов, что, однако, не дало пока существенного сдвига в разрешении этой проблемы. [c.143]

Получение гаплоидов in vitro и использование их в селекции. Роль гаплоидных растений в селекции очень велика. Применение их позволяет быстрее найти нужную комбинацию, сокращает время для создания сорта. Гаплоиды используются для получения стабильных гомозиготных линий. Для мутагенеза также удобнее использовать гаплоиды, поскольку на гаплоидном уровне облегчается отбор рецессивных мутаций. [c.135]

Важной задачей является повышение эффективности биосинтеза известных антибиотиков. Значительных результатов ученым н практикам удалось добиться в селекции штаммов-продуцентов с применением индуцированного мутагенеза и многоступенчатого отбора. Например, продуктивность штаммов Peni illum по синтезу пенициллина увеличена в сотни раз. Определенные перспективы открываются в связи с возможностью клонирования генов узких мест биосинтеза антибиотика или в случае, если все биосинтетические ферменты кодируются единым оперо-ном. [c.251]

Во-вторых, применение бифункциональных и полифупкциональ-ных мутагенных соединений, включающих по 2—3 или более одинаковых активных остатка из числа проявляющих мутагенное действие в монофункциональном виде, приносит лишь в меньшей части случаев увеличение мутагенеза. Чаще мутагенный эффект полифункциональных производных мутагена не выше возможностей монофункционального мутагена или даже ниже их. Любой из этих вариантов тяготеет к закону экстремума, пе выигрывая или мало выигрывая от би- и полифункциональности. Все это указывает на ограниченность положительных взаимодействий обязательным балансом притяжения и отталкивания. [c.45]

Вопросам химического мутагенеза вообще [1—3] и гороха в частности [4—7] уделяется большое внимание. Для получения форм, обладающих новыми хозяйственно-ценными признаками и свойствами, разрабатываются все более совершенные методики с применением высокоэффективных мутагенов. В нашей работе использован 1,2-дихлорэтан (ДХЭ), широко ирименяемьш в семеноводческой практике для борьбы с гороховой зерновкой и амбарными вредителями. Работы по использованию ДХЭ как мутагена нам неизвестны. [c.232]

Вопросы применения химических мутагенов в селекции многолетних плодовых культур, Б частности вишни и черешни, изучены особенно недостаточно. Работы по химическому мутагенезу здесь, как правило, проводились в направлении получения аутотетра-илоидов и нередуцированной пыльцы черешни, а также фертильных тетраплоидных и гексаплоидных вишне-черешневых гибридов с использовапием метода колхиципирования [7—12]. [c.284]

С несколько иной целью метод направленного мутагенеза был применен при исследовании структуры первичного донора в бактериальном фотосинтетическом реакционном центре. Известно, что аксиальными лигандами атомов Mg в димере бактериохлорофилла служат остатки Гис 173 и Гис 200. Нри замене Гис 200 на Phe или Leu происходит выпадение Mg и феофитинизация одной из молекул бактериохлорофилла в димере. Такая модификация реакционного центра и образование гетеродимера не ингибирует фотохимической активности, но изменяет кинетические и спектральные характеристики процессов переноса электрона. Так, величина квантового выхода первичного разделения зарядов у мутанта уменьшена в 2 раза по сравнению с контролем, а константа скорости этой реакции упала до f = 1/30 пс по сравнению с f = 1/4 пс у интактных центров. [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология