Мутации, рак и генная инженерия

Мутации, рак и генная инженерия [c.289]

Генная инженерия - целенаправленное изменение генов в составе молекулы ДНК с целью получения новых белков и пептидов. Когда мы говорим о мутациях, то рассматриваем изменения генов, которые происходят случайно или под влиянием различных факторов, часто весьма нежелательных. Но в хромосомах и генах постоянно происходят нормальные процессы обмена отдельными участками хромосом, отдельными генами, их переме- [c.60]

Происходит ли развитие высших организмов в результате накопления многочисленных подобных точечных мутаций в течение веков или предпочтительным путем является массовая замена больших сегментов ДНК, это остается вопросом для будущего выяснения. Сейчас ясно, что мощное сочетание знаний о структуре и функции с химическим синтезом позволяет размышлять над проблемами генной инженерии. [c.213]

Микробные клетки синтезируют аминокислоты — строительные блоки, из которых состоят белки. Путем отбора, направленных мутаций или генной инженерии можно получить продуценты, синтезирующие аминокислоты в количествах, имеющих промышленное значение, так как роль аминокислот для медицины, сельского хозяйства и промышленности очень велика. Многие пищевые продукты и корма для животных не содержат достаточного количества незаменимых аминокислот, например лизина. К таким продуктам относятся пшеница, рис, кукуруза и др. [c.15]

Вирусы — они эффективно доставляют ДНК к ядру клетки. Чтобы удалить гены, ответственные за размножение вируса и инфекционность, вектор можно модифицировать методами генной инженерии. В случае мышей бьши успешно использованы ретровирусы, однако пока невозможно проконтролировать, куда встраивается ДНК, и поэтому не исключены хромосомные мутации. [c.264]

Как естественный отбор, так и искусственная селекция базируются на случайной генетической ошибке — мутации и рекомбинации, за которыми следует неслучайное выживание. Разница лишь в том, что при искусственной селекции мы сами определяем возможности для скрещивания и выживания, а при естественном отборе это делает природа. Генная инженерия дополнительно осуществляет контроль над самими мутациями. Мы можем делать это или напрямую, переделывая гены, или импортируя их от других видов, зачастую весьма отдаленных. Это и означает слово трансгенные . [c.163]

Противники использования достижений генной инженерии обычно ссылаются на то, что все испытания пока были краткосрочными (самой генной инженерии 20 лет от роду), а влияние ГМ-продуктов может проявиться через длительное время — в следующих поколениях. Но при этом они упорно не хотят признавать, что накапливающиеся в окружающей среде ядохимикаты и удобрения, столь жадно потребляемые традиционным сельским хозяйством, также вполне могут сказаться на потомках. И чем же в этом случае генная инженерия растений опаснее существующих методик их химической защиты, без которых ни на одном крупном поле сегодня не получить приличного урожая и против которых зеленые не так уж возражают Следующий довод — неизвестно, как новые растения повлияют на существующие пищевые цепи и экологический баланс в мире нельзя, исключить, что насекомые, обитающие на ГМ-расте-ниях, подвергнутся мутации и последствия этого могут быть непредсказуемыми. И снова почему-то упускается из виду, что подобные мутации ежесекундно происходят в натуральной природе, которая вся сплошь состоит из генетически измененных организмов, ибо эволюция и происходила благодаря мутациям. [c.171]

Профилактика наследственных болезней может быть наиболее полной и эффективной, если в зиготу будет встроен ген, по функции заменяющий мутантный ген. Устранение причины наследственной болезни (а именно это и есть наиболее глубокий подход к профилактике) означает достаточно серьезное маневрирование с генетической информацией в зиготе. Это могут быть введение нормального аллеля в геном путём трансфекции, обратная мутация патологического аллеля, включение нормального гена в работу, если он блокирован, выключение мутантного гена. Сложности этих задач очевидны, но интенсивные экспериментальные разработки в области генной инженерии свидетельствуют о принципиальной возможности их решения. Вопрос о генно-инженерной профилактике наследственных болезней является уже не утопией, а перспективой, хотя и не близкой. [c.308]

В обоих случаях для улучшения штаммов классическая селекция применяла мутагенез с последующим отбором. В тех случаях, когда это было возможно, применялись методы скрещивания или другие способы передачи генетической информации. В последние годы эффективным методом передачи генетической информации признано слияние протопластов. Тем не менее применение этих методов ограничено, так как мутации способны лишь изменить (скорее нарушить) систему регуляции микроорганизма. Генетический обмен помогает собрать в одной клетке полезные мутации и избавиться от вредных. Все до сих пор существовавшие методы генетического обмена ограничены пределами одного вида (или близкородственными видами), так как основаны на классической рекомбинации. На молекулярном уровне это означает высокую гомологию в последовательностях ДНК- С помощью методов генной инженерии создалась возможность для введения новой генетической информации в клетку или увеличения копийности уже существующих генов. [c.106]

С помощью методов генетической инженерии представляется возможным также установить, какие из участков Са-АТФазы обеспечивают проявление различной каталитической активности этого фермента из медленной и быстрой скелетных мышц. Для этого необходимо проанализировать отличия в первичной последовательности двух ферментов и осуществить точечные мутации в участках генов, ответственных за синтез, например, Са-связывающих участков высокого и низкого сродства или в других областях полипептидных цепей. [c.71]

Разработанный Ферштом эмпирический подход к изучению термодинамических и кинетических аспектов свертывания белковой цепи с привлечением сайт-направленного мутагенеза позволил автору и сотрудникам проанализировать все этапы формирования трехмерной структуры белка (барназы), не содержащего дисульфидных связей [31-33]. Изучение обратимой денатурации начинается с тщательного визуального анализа трехмерной структуры белка с целью выявления остатков, которые предположительно могут играть важную роль в структурной стабилизации и кинетике свертывания. Следующий этап заключается в модификации потенциально важных для сборки межостаточных взаимодействий путем специальных химических изменений белковых цепей актуальных остатков и сайт-направленного мутагенеза. Завершается этап составлением оптимального набора и его синтеза методами генной инженерии. Далее проводятся термодинамические и кинетические экспериментальные исследования механизма ренатурации (денатурации) нативного белка и мутантов, определения констант равновесия, констант скорости и величин изменений свободной энергии Гиббса стабильных структур, промежуточных и переходных состояний. Найденные значения используются для построения энергетических профилей путей свертывания белковых цепей дикого и мутантного типов. На их основе определяются разностные энергетические диаграммы, которые показывают различия в уровнях энергии всех состояний на пути свертывания белка и мутантов. Реализация описанной процедуры приводит к эмпирическим зависимостям между важными для свертывания белковой цепи взаимодействиями боковых цепей и параметрами, по мысли Фершта, характеризующими кинетику, равновесное состояние и механизм ренатурации [И]. Каждая мутация, которая в [c.87]

Есть ли необходимость в создании новых генов Оказывается, да. Мутации происходят часто, но сохраняются очень немногие, и далеко не все они благоприятны. А управляемый мутагенез позволяет обойти эти трудности как по существу мутации, так и по времени ее появления. Еще одним важным достижением биоорганической химии и генной инженерии является химический синтез олигонуклеотидов, практически генов. Первый ген из 150 нуклеотидных пар синтезировал в 1967 г. X. Г. Корана и его сотрудники. Это был гея одной из тРНК. Х.Г. Корана первым осуществил так называемый блочный синтез, когда одна половина блока [c.61]

Две фундаментальные цели генной инженерии заключаются в исправлении генетических дефектов, таких как серповидно-клеточная анемия (точечная мутация в гемоглобине), и в добавлении нормальных генов к другим, например включение гена нитроге-назы в хромосомы пшеницы. Сейчас кажется, что реализация таких целей уже в руках исследователя ген инсулина уже включен в бактерию Е. oli [13]. [c.213]

Предварительный анализ выявил наличие стабилизируюших мутаций в 7 из 10 исследованных сайтов (табл. 8.5). Фермент, полученный при их внесении в один ген, обладал кинетическими свойствами, сходными с таковыми исходного субтилизина. Кроме того, мутантный субтилизин в отсутствие кальция был почти в 10 раз более стабилен, чем исходный и, как это ни удивительно, примерно на 50% более стабилен, чем исходный фермент в присутствии кальция. Полученные результаты показывают, что несмотря на трудоемкость этих экспериментов с помошью генной инженерии можно изменять свойства ферментов, которые зависят от большого числа аминокислотных остатков. [c.173]

Несмотря на резкое отрицательное отношение людей к атомным электростанциям, не просматривается альтернативы термоядерной энергии, которая вместе с генной инженерией могут надолго обеспечить выживание человечества на нашей планете С другой стороны, возрастание в обществе роли ядерных изотопов влекут за собой увеличение числа нежелательных мутаций (от лат ти1аге — превращаться) в соматических и половых клетках Все [c.212]

Путем микробиологического синтеза образуются L-аминокислоты, являющиеся продуктами жизнедеятельности специально подобранных и отселектированных штаммов микроорганизмов, которые способны накапливать в культуральной жидкости до 150 г/л синтезируемой аминокислоты. Чаще всего для микробиологического синтеза аминокислот используются ауксотрофные мутантные штаммы, которые получают методами обычной селекции или генной инженерии. С помощью мутагенных факторов у таких ауксотрофных штаммов индуцируется мутация, в результате которой прекращается или ингибируется синтез одного из продуктов, оказывающих регуляторное воздействие на ферментные системы, катализирующие образование данной аминокислоты, в результате чего концентрация этой аминокислоты в клетках мутанта и в культуральной жидкости повышается. [c.275]

Методами генной инженерии точечных мутаций можно изменять средние точечные редокс-потенциалы переносчиков в цепи фотосинтеза путем изменения их структуры и характера водородных связей в белковом окружении. В результате такого рода направленной структурной модификации меняется и скорость переноса электрона в цепи переносчиков в соответствии с теорией Маркуса (Парсон). [c.392]

Благодаря методам генной инженерии исследователи получили возможность использовать для изучения клеточных механизмов мутации человека. Например, известно, что группа наследственных заболеваний крови, объединяемых под названием талассемии, характеризуется резким падением уровня гемоглобина. Секвенирование ДНК 50 больных талассемией показало, что в большинстве случаев снижение уровня гемоглобина было вызвано нарушением в сплайсинге РНК. Единичные замены нуклеотидов, обнаруженные в ДНК, либо инактивировали сайт сплайсинга, либо приводили к возникновению нового такого сайта. Удивительно, но анализ мРНК этих же больных показал, что потеря сайта сплайсинга не ведет к его отменению оставшийся нормальным второй, участвующий в сплайсинге сайт, ищет поблизости подходящий участок и соединяется с ним. Нри этом может реализоваться несколько вариантов сплайсинга, т. е. мутантный ген способен детерминировать несколько измененных белков (рис. [c.159]

Вопросами совершенствования промышленных микроорганизмов традиционно занимаются микробиологи-селекционеры. Слово селекция (от лат. 5е1ес11о) означает отбор. Действительно, на протяжении длительного времени и в наши дни для недостаточно изученных с точки зрения генетики микроорганизмов единственным способом их улучшения является индуцированный мутагенез и ступенчатый отбор лучших вариантов (штаммов). Метод чрезвычайно трудоемок, так как отбор, как правило, проводится без детального знания путей биосинтеза. Селекционные работы такого рода могут занимать многие годы. Тем не менее практические результаты часто бывают очень значительными. Так, многолетняя селекция штаммов-продуцентов пенициллина позволила поднять активность от 100 до 40 000 ед/мл. Задача создания высокопродуктивных штаммов намного упрощается, если экспериментатор имеет достаточно знаний о путях биосинтеза того или иного метаболита и имеются способы генетического обмена у исследуемого микроорганизма, позволяющие собрать в одном штамме все полезные мутации и элиминировать все вредные. Развитие методологии генной инженерии, дающей [c.7]

С появлением методологии генной инженерии метод локализованного мутагенеза становится доступным для широкого круга микроорганизмов. В наиболее простом варианте клонированный фрагмент ДНК, ограниченный удобными сайтами рестрикции, может быть выделен и подвергнут мутагенезу in vitro. Вследствие проведения реакции in vitro дозы мутагена могут быть достаточно высокими, что сильно повышает частоту мутагенеза. Такой подход использован при создании штамма-продуцента гомосерина (см. гл. 4). Для получения стабильных неревер-тирующих мутаций в определенном гене можно применить метод инсерционного локализованного мутагенеза. С этой целью инактивируемый ген клонируют на плазмиде и встраивают в него детерминант устойчивости к антибиотику (рис. 29). Затем компетентные клетки трансформируют сконструированной гибридной плазмидой (или полученной при ее расщеплении линейной молекулой ДНК), содержащей указанный детерминант, фланкированный последовательностями, гомологичными хромосомному гену. В результате двойного кроссинговера происходит интеграция гена лекарственной устойчивости в гомологичный район хромосомы. Искомые трансформанты отбирают на селективных [c.160]

Дальнейший прогресс в понимании механизмов репликации генов, их функционирования и перекомбинации всецело связан с успехами молекулярной генетики. На основе этих исследований родилась новая отрасль науки — генная инженерия, которая позволяет манипулировать индивидуальными генами, получать в пробирке их новые сочетания, получать мутации по желанию экспериментатора, переносить гены одних организмов в клетки других и таким образом конструировать биологические системы, которых никогда не было в природе. [c.17]

Развитие генной инженерии облегчило процесс получения мутаций в конкретных участках генома и анализ последствий этих мутаций на молекулярном уровне. Совокупность методов получения конкретных мутаций на основе генно-инженерных подходов называют направленным, или сайт-специфическим мутагенезом. Прообразом направленного мутагенеза является простая инкубация клонированного гена с химическими мутагенами in vitro, которая приводит к четкой локализации возникающих мутаций в пределах этого гена. В настоящее время разработано много эффективных методов сайт-специфического мутагенеза, позволяющих сознательно производить мутационные замены конкретных нуклеотидов. Получение заранее определенных мУ таций в сегментах рекомбинантных генов, введение мутантных [c.286]

Первая контролируемая модификация белка была проведена в середине 60-х годов Кошландом и Бендером. Для замены гидроксильной группы на сульфгидрильную в активном центре протеазы — субтилизина они применили метод химической мо дификации. Однако, как выяснилось, такой тиолсубтилизин не сохраняет протеазную активность. Вообще говоря, методы химической модификации не только жестки и неспецифичны они плохи еще и тем, что с их помощью невозможно вызвать множественные желаемые изменения, особенно если модифицируемые аминокислотные остатки погружены в глубь третичной структуры белка. Для этого нужна белковая инженерия, основанная на генетической инженерии. Сегодня она осуществляется при помощи двух хорошо освоенных методов (гл. 7). Так, сайт-специфический мутагенез осуществляется следующим образом. Клонируют ген того белка, который интересует исследователя, и встраивают его в подх.одящий генетический носитель. Затем синтезируют олигонуклеотидную затравку с желаемой мутацией, последовательность которой из десяти — пятнадцати нуклеотидов в достаточной степени гомологична определенному участку природного гена и поэтому способна образовывать с ним гибридную структуру. Эта синтетическая затравка используется полимеразами для начала синтеза комплементарной копии вектора, которую затем отделяют от оригинала и используют для контролируемого синтеза мутантного белка. Альтернативный подход основан на расщеплении цепи, удалении подлежащего изменению сайта и замещении его синтетическим аналогом с желаемой последовательностью нуклеотидов. [c.183]

Умение индуцировать мутации в клонированных генах с целью получения мутантных белков лежит в основе белковой инженерии. При этом используют две группы методов, приводящих к разным последствиям на молекулярном уровне. Первая группа основана на случайном мутагенезе, т.е. введении в мутагенизиру-емый участок гена многих мутаций, положение каждой из которых не контролируется исследователем, а ограничивается лишь размером фрагмента нуклеиновой кислоты, в который эти мутации вводятся. Более или менее случайный мутагенез имеет место, в частности, при инкубации нуклеиновых кислот с химическими мутагенами или осуществлении их синтеза с помощью ДНК-полимераз с ослабленной специфичностью в отношении субстра-тов-предшественников. Совокупность этих подходов активно используется при проведении направленной эволюции белковых молекул. Вторая группа методов, получившая название направленного или сайт-специфического мутагенеза, обеспечивает введение мутаций в строго определенные участки нуклеиновых кислот, что позволяет заменять отдельные аминокислотные остатки в кодируемых этими молекулами белках и ферментах. Направленный мутагенез является сердцем (но не мозгом) рационального дизайна и редизайна белковых молекул, к рассмотрению которого мы сейчас переходим. [c.278]

Смотреть страницы где упоминается термин Мутации, рак и генная инженерия: [c.560] [c.487] [c.511] [c.725] [c.362] [c.27] [c.118] [c.118] [c.107] [c.111] [c.186] [c.189] [c.116] [c.183] [c.27] [c.159] [c.107] [c.111] [c.132] [c.132] [c.379] [c.46]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология