Генная инженерия белков

По мере развития иммунологии оказалось, что для иммунизации часто нужен не целый вирус или болезнетворный микроб, а лишь его антигенная часть, способная вызвать образование антител. Такая часть является белком - субъединицей вируса или бактерии, содержащие ее вакцины называют субъединичными. Генная инженерия открыла простой путь получения таких вакцин. Из генома вируса выделяют ген белка с антигенной активностью, встраивают его в вектор и размножают этот белок в бактериальной клетке. Производство такого белка в отличие от получения вируса не только дешево, но и безопасно, сама вакцина также безопасна и не содержит ничего лишнего. [c.62]

Велики заслуги генной инженерии в изучении раковых заболеваний 1) открыты ретровирусы (РНК-вирусы), содержащие ревертазу, - фермент, катализирующий синтез ДНК на основе РНК. РНК-вирусы могут долго размножаться в клетках, не делая их злокачественными. При переходе в форму ДНК, эти вирусы интегрируются в геном и кодируют белок, который трансформирует нормальную клетку в злокачественную. Такие вирусы называют онковирусами. Последовательности генов, кодирующих трансформирующие белки, получили название онкогенов и именно на подавление их активности сейчас направлены основные усилия в борьбе с онкологическими заболеваниями. Сегодня все исследователи пришли к выводу, что причиной рака является нарушение регуляции работы генов. [c.63]

В плазмиду можно встроить участок ДНК, взятый откуда угодно, скажем, ген человека, и она внутри бактерии начинает вырабатывать белок, соответствующий человеческому гену. Это и есть тот трюк, который генные инженеры научились проделывать с проворством искусных магов. При этом используется один из трех приемов. [c.62]

Главная проблема в таком подходе — отобрать нужный штамм, несущий плазмиду с попавшим в нее искомым геном. Если существует критерий такого отбора, то этим методом можно получить хороший результат. И все же, хотя этим методом и был получен ряд ценных штаммов, вырабатывающих тот или иной бактериальный белок, за ним недаром закрепилось название метод дробовика . Он действительно напоминает стрельбу из дробовика, причем с закрытыми глазами. В этом раннем методе генной инженерии еще слишком большая роль отводилась случаю — случайная фрагментация, случайное встраивание. Все по- [c.62]

Раньше производство гормонов часто было весьма щекотливым делом. Хорошо еще, если, как в случае с инсулином, животный белок (из крупного рогатого скота или свиньи) может служить заменой человеческого гормона. А если нет У некоторых детей из-за генетического дефекта не вырабатывается гормон роста и без лечения они превращаются в лилипутов. Им необходимо вводить этот гормон, а взять его можно было до сих пор только из человеческих трупов. Генная инженерия открыла путь к широкому производству этого гормона. [c.123]

Генная инженерия позволяет, в принципе, получать абсолютно безвредную вакцину. Нужно заставить бактерию вырабатывать один (или несколько) из белков оболочки вируса, и этот белок использовать для вакцинации. В этом случае вакцина вообще не содержит инфекционного начала (ДНК или РНК) и поэтому не может возбудить болезнь, хотя должна пробудить иммунитет. Такая вакцина принципиально нового типа была получена и испытана. Опыты проводились с одним из белков оболочки вируса ящура. Испытания дали неплохие результаты, хотя оказалось, что иммунизация такой вакциной приблизительно в 1000 раз менее эффективна, чем в случае убитого вируса. [c.125]

Переход от лабораторных экспериментов к промышленному производству генноинженерных препаратов потребовал более критического подхода к выбору того организма, который вырабатывает белок. Дело в том, что кишечную палочку никогда не использовали ранее в- микробиологической промышленности, а производство — дело весьма консервативное. Поэтому генным инженерам оказалось проще и быстрее перейти на привычные для производства объекты. [c.126]

Интерферон, белок, вырабатываемый в организме в ответ на вирусную инфекцию. Не является иммуноглобулином и не имеет отношения к иммунной системе. Эффективен против самых разных вирусов и поэтому принадлежит к числу наиболее многообещающих антивирусных препаратов. Производство интерферона в больших количествах стало возможно только благодаря генной инженерии. [c.155]

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]

Основные методы генной инженерии были разработаны в начале 70-х гг. Суть этих методов — введение в организм нового гена. Такой ген может быть синтезирован заново, а может быть перенесен из другого организма. Если в геном бактерии встроить ген, кодирующий какой-либо белок, бактериальная клетка превращается в живую фабрику по производству этого белка. В ка- [c.215]

Все перечисленные этапы составляют сущность процесса клонирования, с помощью которого можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК. Если клонированный фрагмент кодирует белок, то возможно экспериментально изучить молекулярный механизм регуляции транскрипции этого гена и наработать такой белок в нужном количестве. Внедрение подобных механизмов в многотоннажное производство с целью получения продуктов с набором полезных характеристик является одной из главных целей генной инженерии и биотехнологии вообще. Например, если ввести в генотип почвенных бактерий гены нитрифицирующих бактерий, то почвенные бактерии смогут переводить молекулярный азот воздуха в связанный азот почвы. [c.496]

Сигнальные пептиды для переноса белков в хлоропласты напоминают раннее описанные пептиды для импорта в митохондрии. По в растительных клетках имеются и митохондрии, и хлоропласты, и соответственно, белки должны выбирать между ними Папример, в растительных клетках бактериальный фермент, присоединенный (методами генной инженерии) к N-концевой последовательности митохондриального белка, направляется в митохондрии. Тот же белок, связанный [c.33]

Учитывая быстрый прогресс в конструировании продуцентов рестриктаз методами генной инженерии, использование которых позволяет выделить необходимые количества целевого белка и установить его первичную структуру, а также большой интерес к исследованию механизмов специфического белок-нуклеинового взаимодействия, следует предположить, что в ближайшее время появятся новые работы, посвященные изучению обсуждаемого вопроса. В результате будет получен ответ на вопрос о существовании или отсутствии универсального специфического кода узнавания (взаимодействия) между белком и ДНК. Выявление такого кода способствовало бы конструированию рестриктаз заданной специфичности методами белковой инженерии. [c.100]

Обычно транспорт белков через клеточную мембрану обеспечивают N-концевые аминокислотные последовательности, называемые сигнальными пептидами (сигнальными последовательностями, лидерными пептидами). Иногда удается сделать белок секретируемым, присоединив к кодирующему его гену нуклеотидную последовательность, ответственную за синтез сигнального пептида. Однако простое наличие сигнального пептида не обеспечивает эффективной секреции. Кроме того, Е. соН и другие грамотрицательные микроорганизмы обычно не могут секретировать белки в окружающую среду из-за наличия наружной мембраны. Есть по крайней мере два способа решения этой проблемы. Первый - использование грамположитель-ных про- или эукариот, лишенных наружной мембраны, второй - создание грамотрицательных бактерий, способных секретировать белки в среду, с помощью генной инженерии. [c.126]

Результаты этого эксперимента показали, что термостабильность фермента повыщается при образовании новых дисульфидных связей, при этом наиболее термостабильным является белок с максимальным числом таких связей. Однако некоторые варианты (С, Е и F), будучи более термостабильными, чем нативный фермент или фермент псевдодикого типа , не обладают ферментативной активностью. Возможно, это обусловливается искажением конформации белковой молекулы при образовании дисуль-фидной связи между остатками 21 и 142. Хотя создание новых белков с помощью методов генной инженерии часто представляет собой эмпирический процесс (т. е. далеко не всегда бывает ясно, замены каких именно аминокислот позволяют получить наилучший вариант), описанный эксперимент показывает, что получение термостабильных белков с дополнительными дисульфидными связями вполне реально. [c.169]

Чужеродный белок, синтезируемый в организме-хозяине, иногда оказывается менее активным, чем ожидалось, и чтобы повысить его активность, можно использовать методы генной инженерии. Например, при экспрессии в Е. соИ клонированной комплементарной ДНК (кДНК) р-интерферона человека (ИФР) белковый продукт обладал в 10 раз меньшей противовирусной активностью, чем нативная гликозилированная форма. При этом ИФр синтезировался в довольно большом количестве, однако почти все его молекулы образовывали димеры и более высокомолекулярные неактивные комплексы. [c.170]

Методами генной инженерии была клонирована кДНК, комплементарная информационной РНК и кодирующая белок натриевого канала электрического угря (гл. 12). Данные по [c.144]

Л1 12 300, который способствует выживанию в культуре и появлению отростков у сенсорных нейронов цыпленка, однако этот белок отличается от NGF по антигенным и функциональным свойствам. Наконец, имеется очевидное, хотя и косвенное, свидетельство существования фактора роста мотонейронов (MNGF), влияющего на соматические двигательные нейроны. Возможно, MNGF и есть еще один важный трофический фактор, который бы следовало охарактеризовать биохимически. Однако из-за низкой концентрации этого фактора в соответствующих тканях его дальнейшее исследование потребует применения методов генной инженерии. [c.328]

Чужеродный сегмент вырезается из донорной ДНК. ДНК-хозяин называется плазмидой. В клетках бактерий плазмидная кольцевая ДНК реплицируется независимо. Если конструкция работает успешно, клетки могут направлять синтез мРНК и в конечном итоге белка. Целью является видоизменить ДНК, закодировав ее для производства определенного белка. Бактерии, созданные методом генной инженерии, могут выращиваться как колонии идентичных организмов (клоны), вырабатывающих белок, информация о синтезе которого закодирована фрагментом исходной ДНК. [c.118]

Вирусы растений наносят существенный вред сельскому хозяйству. Первые попытки получить с помошью генной инженерии устойчивые к вирусам сорта бьши сделаны на растениях табака. Табак поражается РНК-содержащим вирусом, называемым Bnpy oNf табачной мозаики (ВТМ — рис. 2.18). Этот вирус опасен и для томатов ежегодные потери от него в США превышают 50 млн. долл. С помощью Agroba terium ген из ВТМ, кодирующий белок оболочки этого вируса, бьш введен в растения табака. Испытания показали, что трансгенные растения гораздо более [c.232]

Как Северная Америка, так и Европа выработали правила, регламентирующие высвобождение в окружающую среду генетически модифицированных организмов (ГМО). Каждая страна-участник ЕЭС имеет свои собственные контролирующие органы. Все случаи использования ГМО обсуждаются в печати. Например, широкая полемика развернулась вокруг применения созданных методом генной инженерии се-т1пи5 -бактерий. Исходная бактерия обитает на многих сельскохозяйственных растениях и делает их чувствительными к заморозкам, так как белок, который она выделяет, способствует образованию кристаллов льда на растениях. С помощью генной инженерии бьши получены так называемые се-тши5 -бактерии, у которых бьш удален ген, кодирующий этот белок. Цель состояла в том, чтобы разбрызгивая суспензию таких бактерий на растения, например на землянику, сделать их более устойчивыми к заморозкам. Развернулись горячие дебаты об опасности высвобождения ГМО в окружающую среду, тем не менее разрешение на применение модифицированных бактерий бьшо получено. После этого случая правила сделали более четкими и менее ограничительными. [c.241]

Вопрос о разработке вакцины против СПИДа в настоящее время стоит крайне остро, так как, по мнению ученых, эпидемия СПИДа выходит на новый виток. По оценкам специалистов, занимающихся проблемой СПИДа, вакцина против него может появиться не раньше чем в 2010—2015 гг. Но уже сейчас созданы предпосылки к ее разработке, а именно ее прототипы. Вещество-прототип вакцины будущего прежде всего является антигеном, имитирующим фрагменты живого вируса. Антиген в составе вакцины должен хорошо стимулировать иммунитет человека и защищать его от многих разновидностей болезнетворного вируса. Кроме того, необходим совершенно чистый антиген, производство которого должно быть недорогим. Такой прототип вакцины против ВИЧ создали российские ученые, обратившие внимание на один из его белков — р24, который не меняется у разных видов ВИЧ. Второй белок, gp41, а вернее, его фрагмент, взяли в качестве мощного стимулятора иммунитета. Затем был создан искусственный ген, кодирующий синтез обоих белков, а с помощью генной инженерии удалось получить in vitro гибридную молекулу белка, [c.492]

Сравнение кинетики сворачивания родственных блоков, полученных методом генной инженерии и отличающихся между собой аминокислотным составом боковых цепей, позволяет подойти к определению структуры промежуточных состояний при сворачивании. Незначительные изменения в боковых цепях белка мутантов не нарушают общей картины сворачивания, но выявляют роль определенных взаимодействий в этом процессе. Анализ более 120 мутантов, включающих изменение более половины боковых цепей барназы (РНК-аза белок со 110-ю остатками), подтвердил определяюшую роль гидрофобных взаимодействий в стабилизации зародышей вторичной и третичной структуры (Фершт, 1993). По-видимому сворачивание в барназе начинается на N-кoнцe, образующем а-спирали, и центральной -шпильке, которые затем притягиваются и стабилизируются гидрофобным взаимодействием. При сохранении общего направления сворачивания основной последовательности возможны небольшие различия в структуре интермедиатов, отражающие роль боковых цепей. В целом становится ясным, что в белках вторичная структура служит блоком при формировании третичной структуры и должна поэтому быстро образовываться и быть относительно стабильной, чтобы прожить достаточно долго. Начало формирования третичной структуры связано с образованием инициирующей шпильки из соседних по цепи сегментов. Это требует фиксации структуры двух структурных сегментов и большой затраты энергии и поэтому невыгодно с энергетической точки зрения. [c.214]

При клоиироваиш ДНК фрагмент, содержащий изучаемый ген, выявляют обычно с помощью радиоактивного ДНК-зонда или, после экспрессии гена в клетке-хозяине, - с помощью антител, обнаруживающих кодируемый этим геном белок. Затем клеткам, несущим данный фрагмент ДНК, предоставляют возможность размножаться и нарабатывать большое количество копий как самого гена, так и молекул его продукта. Для генноинженерных задач нуклеотидную последовательность такого клонированного фрагмента ДНК изменяют, присоединяют к другой последовательности ДНК, а затем снова вводят в клетки. Сочетание клонирования ДНК с генной инженерией вооружает клеточного биолога очень мощным инструментом исследования. В принципе возможно сконструировать ген, кодирующий белок с любой желательной аминокислотной последовательностью, и присоединить его к такой промоторной последовательности ДНК, которая позволит контролировать время и тип экспрессии гена Этот новый ген можно ввести либо в клетки, выращиваемые в культуре, либо в клетки зародышевого пути мыши или плодовой мушки. У трансгенных животных эффект экспрессии включенного гена можно наблюдать на многих различных клетках и тканях. [c.343]

На основании сходства ГР, ПРЛ и ХС несколько лет назад была высказана гипотеза, согласно которой гены, детерминирующие синтез этих гормонов, возникли в результате дупликации одного гена-предшественника. С помощью метода генной инженерии установлено следующее у приматов и человека существует несколько генов для ГР и ХС единственный пролактиновый ген, кодирующий очень сходный белок, по размеру в 5 раз превосходит гены ГР и ХС гены группы ГР—ХС локализованы у человека в хромосоме 17, а ген пролактина—в хромосоме 6 обнаружена заметная эволюционная дивергенция этих генов. В тканях крысы и крупного рогатого скота на гаплоидный геном приходится по одной ко- [c.172]

Представление о том, что связывание гормон-рецепторного комплекса со специфическими участками хроматина регулирует транскрипцию определенных генов, получило всеобщее признание, однако прямо идентифицировать эти специфические участки невероятно трудно. Главный источник затруднений-неспецифическое связывание рецепторов с ДНК. Далее, для регуляции 50 генов может быть достаточно связьгаания лишь малой доли тех 10000 гормон-рецепторных комплексов, которые содержатся в клетке. А между тем даже 10000 рецепторов составляют по весу всего только 1/50000 часть общего клеточного белка поэтому в высокоочищенном виде рецепторный белок удалось получить лишь в очень малом количестве. В связи со всем этим трудно было выяснить, чем определяется специфичность действия рецепторов для стероидов-узнаванием определенных последовательностей ДНК, особых хромосомных белков или и тем и другим одновременно. Однако недавно с помощью методов генной инженерии удалось клонировать один ген, регулируемый кортизолом, и таким образом получить в большом количестве соответствующую ДНК. Было показано, что очищенный рецептор кор- [c.258]

В последнее время благодаря успехам генной инженерии удалось изолировать из клеток человека ген, ответственный за биосинтез интерферона, и встроить его в ДНК соответствующего вида микроорганизма. В результате получен микроб, способный в процессе развития синтезировать этот ценнейший биорегуля-торный белок. [c.398]

В настоящее время во многих странах мира, в том числе в СССР, создана и быстро развивается микробиологическая промышленность. Продуктами этой промышленности являются антибиотики, аминокислоты и нуклеозиды, ферменты, биологические средства борьбы с насекомыми, кормовой белок, витамины, этиловый и бутиловый спирты, ацетон, полисахариды, бактерии-азотфиксаторы, бактерии-биодеграданты вредных веществ и т. д. В последние годы микробиологические процессы нашли применение при добыче металлов из бедных руд, для увеличения выхода нефти из пластов. Разработка методологии генной инженерии позволила наладить микробиологическое производство ценных белков человека и сельскохозяйственных животных (интерферо-ны, гормоны и др.), нового поколения вакцин. [c.7]

Книга, предлагаемая вниманию читателей, основана на материале, который используется мной при чтении спецкурса по искусственным генетическим системам для студентов четвертого года обучения кафедр биоорганической химии МГУ и физикохимической биологии и биотехнологии Московского физико-технического института. Как и следует из названия, монография, в основном, посвящена изложению методических, а скорее даже методологических достижений современной молекулярной генетики. При этом я умышленно сузил понятие термина генная инженерия , сохранив за ним разделы по конструированию генов и систем их экспрессии как таковых в рамках центрального постулата молекулярной биологии (ДНК<->РНК- белок). Методические разделы таких направлений исследований, как клонирование млекопитающих, трансгенез, антисмысловые и биочиповые технологии, ДНК-диагностика, генотерапия и тому подобные наукоемкие приложения генно-инженерных подходов, которые в большей степени направлены на системное познание генетических явлений, предполагается объединить в дальнейшем под названием Нуклеиновые кислоты как объект и инструмент исследований во втором томе Искусственных генетических систем . [c.9]

С помощью генной инженерии можно заставить бактерии вырабатывать интерферон — белок, вьщеляемый клетками человека в низких концентрациях при попадании в организм вируса. Он усиливает иммунитет организма, подавляет размножение аномальных клеток (противоопухолевое действие), используется для лечения болезней, вызываемых вирусами герпеса, бешенства, гепатитов, цитомегаловирусом, вызывающим опасное поражение сердца, а также для профилактики вирусных инфекций. Вдыхание аэрозоля интерферона позволяет пре, редить развитие ОРЗ. Интерфероны оказывают лечебное действие при заболевании раком груди, кожи, гортани, легких, мозга, а также рассеяного склероза. Они полезны при лечении лиц, страдающих приобретенными иммунодефицитами (рассеянной миеломой и саркомой Капоци). [c.179]

Интерлейкин-2. Этот медиатор Т-хелперов — белок с молекулярной массой около 15 кДа (у человека) или около 35 кДа (у мыши) — получен и исследован в очищенном виде, ресинтезирован методами генной инженерии. Синтез ИЛ2 у человека кодируется одним геном хромосомы 4д. [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология