Трансформация и генная инженерия

На растительных объектах можно выполнить генно-инженер-ные эксперименты, используя методы трансформации и инфицирования (см рис 141) [c.202]

Вот на этом этапе к работе подключились генные инженеры. Раз ДНК человека вызывает трансформацию, значит, в ней есть онкоген — участок, ответственный за роковые события. И значит, надо было выделить из всей молекулы ДНК наименьший участок, еще обладающий трансформирующим свойством. Такой участок был выделен. Он содержал около 6 тысяч пар нуклеотидов. [c.150]

Генная инженерия — научно обоснованное, направленное использование явления трансдукции с целью приобретения живым организмом нового признака. Первые сведения об этом явлении, аналогичном бактериальным трансформациям, были получены при изучении бактериофагов. Известна мутагенная форма кишечной палочки, не способная синтезировать тимин. Если такой штамм заразить бактериофагом Т2, то кишечная палочка уже может синтезировать тимин. Неспособность кишечной палочки синтезировать тимин связана с отсутствием у нее необходимого ддя этой цели фермента. Поскольку при заражении бактериальной клетки бактериофагом в нее проникает только фаговая ДНК, а не белок, то фаговая ДНК, осуществляя процесс трансдукции, наделяет бактериальную клетку механизмом, который и обеспечивает синтез необходимого для образования тимина фермента. [c.44]

Потребляя овощи и фрукты с собственных грядок, мы уверены, что едим экологически чистую пищу. Но даже если мы тщательно вымоем овощи и фрукты, с пищей в организм попадут бактерии, в том числе и те, что могут нести различные гены устойчивости. Между тем обмен генами при ГПГ (природная генная инженерия ) — один из основных механизмов эволюции бактерий. А болезнетворные формы той же кишечной палочки опасны для здоровья человека. Именно за счет трансформации генами других бактерий ее безвредные формы превращаются в патогенные. [c.82]

Развитие методов генной инженерии привело к разработке системы трансформации для дрожжей, что способствовало более глубокому изучению у них механизма рекомбинации. Гибридные плазмиды, содержащие участки дрожжевой ДНК с известными маркерами, клонированные на векторе Е. соИ, могут быть введены в клетки дрожжей. При этом может происходить встраивание плазмидной ДНК в хозяйскую хромосому за счет рекомбинации между гомологичными последовательностями хромосомы и участка дрожжевой ДНК, входящего в состав плазмиды. При использовании плазмидной ДНК в замкнутой кольцевой форме удается с заметной частотой отобрать трансформированные дрожжевые клетки. В то же время введение двухцепочечного разрыва в дрожжевую [c.150]

Таким образом, было получено первое прямое доказательство генетической роли ДНК у бактерий. В дальнейшем предпринимались многочисленные попытки трансформации низших эукариот — дрожжей, водорослей, а также многоклеточных животных и растений. Эти попытки оставались безуспешными до конца 70-х годов XX в., когда стала развиваться технология генной инженерии и были разработаны методы так называемой векторной трансформации (см. гл. 11). В настоящее время проблема трансформации эукариот решена и роль ДНК как универсального носителя генетической информации не вызывает сомнения. [c.114]

В то же время в последние годы в связи с развитием генной инженерии широко применяется плазмидная, или векторная, трансформация, которая заключается во введении в клетки бактерий, а также эукариот генов, интегрированных в естественные или искусственные плазмиды (см. гл. И). [c.209]

Представление об опасности, связанной с онкогенным потенциалом аденовирусов, предотвратило распространение избирательной кишечной иммунизации, направленной против других серотипов аденовирусов, особенно тех, которые важны в педиатрической практике заболеваний дыхательных путей. Несмотря на то что интенсивные исследования связи аденовирусов с развитием рака у человека дали отрицательный ответ на этот вопрос, беспокойство о возможной онкогенности аденовирусов сохраняется [57]. Не исключено, что в будущем эффективная вакцина для детей будет получена с помощью генной инженерии в комбинации с кишечной вакцинацией. Ответственные за трансформацию клеток гены аденовируса типа 5 расположены в пределах 6 % длины вирусного генома в его левой концевой части на том участке, который кодирует ранние функции аденовируса [56]. Мутанты со спонтанными делециями в этой области можно отобрать путем обработки аденовирусной ДНК рестриктазой, вырезающей с левого конца вирусного генома участок, составляющий 4 %, а затем вирусной ДНК, обработанной ферментом, осуществить трансфекцию клеток, трансформированных аденовирусом [71]. Трансформированные аденовирусом клетки используют с целью обеспечения функций, дефектных у искомого делеционного мутанта. Некоторые делеционные мутанты, полученные таким образом, проявляют еле- [c.175]

Следующий этап генетической инженерии—перенос генов в клетку — осуществляется тремя способами трансформацией (перенос генов посредством выделенной из клеток и освобожденной от примесей ДНК), трансдукцией (перенос генов посредством вирусов) и гибридизацией клеток, полученных из разных организмов (высших животных, микроорганизмов и др.) (рис. 13.7, 13.8). Заключительный этап этих экспериментов сводится к адаптации введенного гена в организме хозяина, но он почти не зависит от искусства экспериментатора. [c.496]

Для достижения этих целей предстоит преодолеть определенные трудности в повышении эффективности генетической трансформации и, прежде всего, в идентификации и клонировании генов, создании их банков, расшифровке механизмов полигенной детерминации признаков и свойств биологических объектов, создании надежных векторных систем и обеспечении высокой устойчивой экспрессии генов. Уже сегодня во многих лабораториях мира с помощью методов генетической инженерии созданы принципиально новые трансгенные растения, животные и микроорганизмы, используемые в коммерческих целях. [c.16]

Методы генетической трансформации позволяют не только вводить новый генетический материал в культурные растения, но также идентифицировать и изучать последовательности нуклеотидов, контролирующие экспрессию генов. При разработке любого проекта по генетической инженерии для получения контролируемой экспрессии в нужных тканях на соответствующей стадии жизненного цикла следует обращать самое серьезное внимание па манипуляции с изучаемыми генами. Выделение генов, обладающих высоким уровнем экспрессии в определенных органах различных растений на известной стадии жизненного цикла, значительно облегчает идентификацию промоторов, специфически активных в этих тканях и органах, а также позволяет проводить фундаментальные исследования экспрессии генов в онтогенезе. Таким образом, определены и используются в настоящее время для получения трансгенных растений нуклеотидные последовательности, которые усиливают или подавляют экспрессию генов в зависимости от воздействий окружающей среды (например, света или стресса). В данной главе описываются некоторые основные свойства генов растений, и, кроме того, изложены некоторые подходы к изучению организаций перенесенных генов методом блоттинг-гибридизации по Саузерну (разд. 6.2) и экспрессии генов в трансгенных растениях. [c.304]

Бактериальные дигибридные системы (В2Н). Одним из преимуществ системы В2Н перед Y2H при осуществлении отбора во время направленной эволюции белков является более высокая эффективность трансформации бактериальных клеток, что позволяет исследовать одновременно до 10 белков, а это на два порядка превышает возможности дрожжевой системы. Высокая скорость деления бактериальных клеток сокращает время проведения экспериментов, кроме того клетки Е. соИ являются эталоном в опытах по генной и белковой инженерии. В связи с этим системы В2Н становятся все более популярными в исследованиях белок-белковых взаимодействий. [c.365]

Биотехнологическое использование ризосферного симбиоза рассматривается в настоящее время в двух аспектах 1) фиторемедиация загрязненных вод и почв и 2) модификация ризосферного микробного сообщества для создания благоприятных условий развития сельскохозяйственных растений. В первом случае успешная биодеградация ксенобиотиков происходит именно в симбиозе микроорганизмов с растением, причем возможна генно-инженер-ная модификация как микробного компонента, так и самого растения для повышения активности трансформации трудноразлага-емых веществ. Во втором случае предполагается введение в сообщество как микроорганизмов, активирующих развитие растения (азотфиксаторов, продуцентов стимуляторов роста), так и поставщиков биоконтролирующих агентов, сдерживающих проникновение и рост патогенных микроорганизмов. Интродуцируемые организмы могут быть выделены из окружающей среды или сконструированы в лаборатории. [c.279]

В связи с возможной трансформацией бактерий желудочно-кишечного тракта вернемся к гену прШ, вызываюш ему устойчивость к антибиотику, пусть и устаревшему. Вероятность его передачи из пиш и микробам желудочно-кишечного тракта оценивается примерно так же, как и вероятность ГПГ от растений к бактериям почвы (правда, пока пиш у готовят и переваривают, молекулы ДНК испытывают много разрушающих воздействий механические, термические, ферментативные, так что в итоге уцелеть перенесенному гену в желудке трудно). Тем не менее в ряде руководств и правил, действующих в генной инженерии, учитывают как возможный перенос генов в микроорганизмы желудочно-кишечного тракта, так и свойства белков — продуктов этих генов. Так, в руководстве Использование устойчивых к антибиотикам генов-марке-ров в трансгенных растениях , выпущенном в 1998 г. специальным ведомством США, оценивающим пищевую безопасность продуктов, указано, что продукт гена прШ (фермент неомицин-фосфотрансфераза) нетоксичен и не вызывает аллергии и что употребление в пищу сырых ГМ-томатов, содержащих этот ген, не влияет на терапию с применением канамицина или хожих антибиотиков, например, неомицина (исследование проводили на томатах, но результаты применимы и, скажем, к картофелю — если кто-то любит картошку сырой). Там же отмечено, что наличие упомянутого фермента в кормах безопасно для скота. В итоге сделан вывод о том, что присутствие в ГМ-растениях гена устойчивости к канамицину и вырабатываемых под его контролем белков не вызывает опасений с точки зрения эпидемиологии. Аналогичные выводы содержатся и в подготовленном в 2001 г. докладе Европейской федерации по биотехнологии. [c.85]

Генную инженерию нельзя назвать новой наукой — это нросто осно-ванный на достижениях клеточной и молекулярной биологии новый метод в арсенале ученых. Он не только помогает создавать новые сорта растений, но и служит инструментом фундаментальных исследований. Их результаты впоследствии используются в опытах по коммерческой трансформации (генной модификации) растений. Важным направлением генной инженерии остается разработка более эффективных способов трансформации. [c.97]

Природный процесс имитируют так. Нарезают стебли или листья молодых побегов и наносят на них суспензию агробактерий. Повреждение тканей растения в нарезаемых кусочках (эксплантатах) облегчает перенос Т-ДНК из бактерии — ее рецепторы воспринимают выделяемые в разрезах фенольные соединения как сигнал к атаке . Далее процесс полностью зависит от агробактерии с ее отработанными за тысячелетия навыками генного инженера . Исследователь априори не знает, какая клетка эксплантата трансформируется, сколько копий Т-ДНК встроится в геном и в какие хромосомы, и не в силах это контролировать, но, одновременно модифицируя множество эксплантатов, впоследствии отбирает те регенерировавшие растения, что представляют для него интерес. Собственно, эта работа сродни труду селекционера, который после скрещивания из множества вариантов отбирает нужный. Как в обычной селекции есть маркеры (признаки), по которым ведется отбор, так и в генной инженерии есть набор генов-маркеров, по экспрессии которых определяются факт трансформации, эффективность работы введенных генов в определенных клетках и тка- [c.100]

Плазмиды как объекты генной инженерии позволяют in vitro сконструировать de novo геном клетки, используя эндонуклеазы рестрикции (рестриктазы), передать его в клетки реципиентов конъюгацией, трансформацией или трансдукцией и при включении в клетку большого числа плаз-мидных копий увеличить число необходимых генов. Конструирование и передача генома облегчаются спецификой генетической организации систем биодеградации. Во-первых, они локализуются в трансмиссивных плазмидах. [c.348]

Все рассмотренные выше методы селекции продуцентов биологически активных веществ сегодня, в период интенсивного развития методов генной инженерии, называют традиционными методами. Эти методы в прошедшие 30 лет в огромной мере содействовали созданию микробиологической промышленности антибиотиков, аминокислот, ферментов, витаминов и других практически важных веществ. Исчерпали ли традиционные методы свои возможности Нам кажется, думать так преждевременно, как и надеяться на то, что генная инженерия в ближайшее время сможет быть применена для создания и улучшения обширного круга принадлежащих к разным таксономическим группам продуцентов, которыми располагает сейчас микробиологическая промышленность. Даже более реальная возможность использовать иа основе генноинженерных методов в качестве продуцентов микроорганизмы, для которых эти методы наиболее отработаны, например E sheri hia oli, едва ли удовлетворит промышленность числом продуктов микробного синтеза. В связи с этим очень важно для старых перспективных в промышленном отношении микроорганизмов, помимо совершенствования методов отбора нужного типа мутантов, развивать методы генетического обмена на основе слияния протопластов, трансдукции, трансформации хромосомной и плазмидной ДНК, которые расширяют возможности традиционных методов селекции. Вместе с тем у промышленных микроорганизмов все шире проводится поиск плазмид и предпринимаются попытки их использования в качестве векторов при переносе генетического материала, его клонировании и амплификации. Эти исследования важны для понимания генетического контроля сложных процессов синтеза, таких, иапример, как синтез антибиотиков, для выявления узких мест в биосинтезе многих других продуктов. Одновременно они приближают промышленные микроорганизмы к объектам генной инженерии. Методология генной инженерии постоянно совершенствуется и расширяет свои возможности. В таком успешном встречном развитии разных методов и их слиянии на все большем числе продуцентов можно представить себе ближайшее будущее селекции микроорганизмов, призванной обеспечить промышленность высокопродуктивными штаммами. [c.95]

Практические успехи пока незначительны, так как требуются совершенствование векторов, способов трансформации, изучение строения промоторов и других регуляторных элементов, развитие методов траспозонного мутагенеза, сплавления генов для более свободного подхода к конструированию штаммов-сверхпродуцентов. Однако освоение методов генной инженерии значительно облегчает развитие перечисленных подходов. [c.175]

Разработка техники микроинъекций оплодотворенных ооци-тов революционизировала генную инженерию животных, и в настоящее время существует громадный интерес к манипуляциям репродуктивным процессом растений для целей трансформации путем микроинъекций микроспор, созревающей пыльцы и незрелых зародышей [5]. [c.201]

Влияние микроорганизмов не всегда позитивно некоторые из них вызывают тяжелые заболевания у человека, животных и растений. Нередки случаи, когда микроорганизмы приводят к порче сельскохозяйственной продукции, разрушению подземных частей зданий, трубопроводов и металлических конструкций шахт. Изучение свойств таких микроорганизмов позволяет разработать эффективные способы защиты от вызываемых ими повреждений. С другой стороны, положительное значение микроорганизмов для практики невозможно переоценить. С помощью грибов и бактерий готовят хлеб, вино, пиво, квас, молочнокислые продукты, закваски. При участии микробов получают ацетон и бутанол, уксус, лимонную кислоту, некоторые витамины, ряд ферментов, антибиотики и каротиноиды. Микробы участв(уют в трансформации стероидных гормонов и других соединений. Их используют для получения белка и ряда аминокислот. Реализуется идея использования микробных ферментов в диагностических целях. Применение микробных комплексов для превращения сельскохозяйственных отходов в биогаз (смесь метана и углекислоты) или этанол открывает возможность создания принципиально новых систем восполнения энергетических ресурсов. В последние годы микроорганизмы, особенно прокариоты, широко применяют в качестве объектов генной инженерии для клонирования генов и создания векторов. [c.21]

Описанные здесь взаимоотношения А. tumefa iens и высшего растения Дж. Шелл назвал генетической колонизацией, которая представляет собой эксперимент по генной инженерии, поставленный самой природой. Таким образом, Ti-плазмида — это природный вектор для трансформации леток высших растений. Как показал Дж. Шелл, если из клеток корешков табака с интегрированной Т-ДНК получить культуру (каллус) растительной ткани, а затем целые растения-регенеранты, то при последующем генетическом анализе признак присутствие Т-ДНК обнаруживает менделевское расщепление. [c.281]

Первые работы по индуцированию направленных наследственных изменений проводились вне рамок генетических исследований. Генетическое значение ранних работ по трансформации у Pneumo o us не сразу было оценено должным образом. Однако в конце концов они получили широкое признание, и были сделаны попытки индуцировать направленные изменения у высших животных. Вначале результаты были разноречивыми, но сравнительно недавно, после мн0(гих неудач, возможность получения направленных наследственных изменений у высших животных была установлена экспериментально. В настоящее время работы в этой области развиваются в направлении практической генной инженерии. [c.187]

Доверяя процесс трансформации природе, человек надеется на эффективность и определенную избирательность природных процессов бактерия введет свою Т-ДНК в нужное место, не нарушив действие других генов, введенный ген будет функционировать нормально и наследоваться, как и другие растительные гены (т. е. по законам Менделя). На самом деле природа часто допускает ошибки , которые ученые вынуждены вылавливать . Что отбраковывается Прежде всего все случаи, связанные с неэффективной экспрессией гена, что проверяют, например, по количеству синтезируемого белка. Низкий уровень экспрессии может быть вызван неправильным внедрением бактериальной Т-ДНК в геном растения. Но результаты, которые специалисты по генетической инженерии выбрасывают в корзину , обрабатывают ученые, спе-циализируюш иеся на изучении собственно генов и геномов. Так что неправильные случаи интеграции Т-ДНК позволили прояснить множество деталей этого сложного процесса и повысить его эффективность. [c.103]

Векторные молекулы. Трансформация. Ключевой операцией в генетической инженерии является введение в клетку и стабильное поддержание генетической информации, содержащейся в рекомбинантных молекулах ДНК. Это достигается при помощи так называемых векторных молекул, или векторов. Дело в том, что при обычном введении ДНК, например, в бактериальную клетку, она, как правило, подвергается атаке ферментов, которые гидролизуют ее на составные компоненты — нуклеотиды. В некоторых случаях ДНК выживает в клетке, однако в процессе деления клеток она не наследуется и теряется. Для того чтобы рекомбинантная ДНК стала составной частью генетического аппарата клетки, она должна либо встроиться в ее геном (интегриройаться в хромосому) и реплицироваться за ее счет, либо быть способной к автономной репликации. [c.35]

Настоящее руководство основано на материалах курса, прочитанного 1В декабре 1986 года в Лестероком университете. Это был пятый из проводившихся в университете курсов, посвященных генетической инженерии. Участники всех предыдущих курсов по клонированию генов выразили желание выйти за рамки основных приемов клонирования генов и особенно интересовались молекулярной биологией и генетической инженерией эукариот. Таким образом. Курс генетической трансформации растений и экспрессии генов представляет собой нашу первую попытку организовать программу, посвященную определенной группе организмов, отвечающую этой потребности. Как Курс, так и это Практическое руководство не были бы созданы, если бы не самоотверженность и энтузиазм преподавателей и неоценимые организаторские способности технической дирекции и администрации. Приносим благодарность и многим научным сотрудникам, ассистентам, аспирантам и техническому персоналу, которые не только потратили много сил, чтобы наладить большинство методик, демонстрируемых во время Курса, но и отдали свое время и энергию, чтобы помочь организовать научную программу. Поддержка профессора Харри Смита (возглавляющего Отдел ботаники) также не осталась незамеченной, поскольку инициатива проведения этого Курса исходила в значительной степени от него. [c.6]

Рис. 11. Типичная трансгенная конструкция, используемая в генетической инженерии растений. LB — левый край, RB — правый край фрагменты ДНК, содержащие по 25 пар нуклеотидов от Ti-плазмиды Agroba terium tume fa iens, необходимые для переноса трансгенных конструкций в растительные клетки с помощью метода агробактериальной трансформации. Во многих генетических конструкциях селективный ген и его регуляторные элементы отсутствуют

Итак, генная и клеточная инженерия целиком возникла благодаря исключениям, наблюдавшимся в ряде биологических экспериментов. Эти исключения сами стали основными правилами игры в новой области. Широкое использование трансформации эукариот, элементы парасексуального цикла в генетике эукариот. [c.287]

Смотреть страницы где упоминается термин Трансформация и генная инженерия: [c.386] [c.230] [c.56] [c.153] [c.111] [c.145] [c.176] [c.189] [c.5] [c.267] [c.139] [c.7] [c.390] [c.206] [c.188] [c.111] [c.145] [c.230] [c.77] [c.372]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология