Метод генной инженерии,

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]

Метаболические пути биодеградации ксенобиотиков, созданные методами генной инженерии [c.276]

Интерфероны человека, полученные методом генной инженерии [c.207]

В настоящее время И. получают из прир. источников или методами, генной инженерии. Человеческий лейкоцитарный И. используют для лечения острого лейкоза, волосатоклеточной лейкемии, а также для профилактики и лечения гриппа и др. вирусных респираторных заболеваний. [c.248]

Наконец сейчас достигнут новый уровень в развитии знаний по этому вопросу — он касается всех технических приемов и методов генной инженерии. Этот уровень прямо ориентируется на сам наследственный материал — нуклеиновые кислоты и особенно ДНК. В данной части главы после определения понятия биохимического полиморфизма будут рассмотрены различные причины появления множественных форм белков, а также ограничения основной методики, применяемой для демонстрации этого полиморфизма. [c.37]

Подлинно революционизирующее воздействие на эти исследования оказали методы генной инженерии. С их помощью были установлены пути [c.338]

Одним из наиболее интересных и обнадеживающих результатов априорного расчета двух низкомолекулярных белков явилось совпадение почти с экспериментальной точностью значений двугранных углов ф, у, и и X (или координат атомов), рассчитанных и найденных опытным путем Безусловно, это достойный и эффективный финал длительного исследования. Допуская достаточность и справедливость всех положений использованной структурной теории, применимость для белков механической модели и эффективность разработанного для пептидов расчетного метода, трудно было все-таки надеяться на количественную близость теоретических и экспериментальных данных. Предполагалось, что на окончательных результатах существенным образом скажется ряд условностей в описании невалентных взаимодействий, в учете влияния среды и, по-видимому, главное, параметризации эмпирических функций. Неизбежным, особенно вначале, представлялось быстро прогрессирующее с увеличением длины цепи накопление ошибок, которое в конечном счете должно было сделать расчет природных полипептидов (даже при правильности всех исходных теоретических посылок) малоперспективным, подобно тому, как пока еще оказывается малоэффективным синтез белков на основе методов органической химии по сравнению с биосинтезом и методами генной инженерии. Почему же этого не произошло в расчете пространственных структур двух рассмотренных белков Случайно ли получено [c.468]

Методами генной инженерии удается объединить в одном геноме антигены многих вирусов, например, гриппа и бешенства, герпеса и гепатита В. Клетки, зараженные одним вирусом, приобретают временный иммунитет к заражению другим вирусом - такое явление называется интерференцией. Это сложный процесс, определяемый многими факторами, в том числе и синтезом в клетке специального белка - интерферона. До сих пор интерфероны выделяли из крови животных или из донорской крови, что являлось сложным и дорогим методом. Генноинженерный способ получения интерферона (выделение его гена и клонирование в плазмидных векторах) позволил практически решить проблему достаточного обеспечения интерфероном больных гриппом даже во время эпидемий. [c.62]

Достичь аналогичного результата можно гораздо проще и быстрее, если использовать методы генной инженерии, а не мутагенез и отбор. Один из подходов состоял во введении в Е. соИ [c.129]

С развитием технологии рекомбинантных ДНК появилась возможность более эффективно использовать многие полезные свойства микроорганизмов. В ч. II мы рассмотрим некоторые примеры практического применения микробиологических систем, модифицированных методами генной инженерии. [c.179]

Методами генной инженерии можно усиливать природную способность определенных видов бактерий к осуществлению специфических биологических процессов. Например, уже получены штаммы бактерий, которые более эффективно разрушают токсичные отходы, загрязняющие окружающую среду, способствуют ускорению роста сельскохозяйственных культур, эффективно расщепляют целлюлозу до низкомолекулярных углеродных соединений, уничтожают вредных насекомых. [c.179]

В последнее десятилетие, с развитием технологии рекомбинантных ДНК, появилась возможность создать новое поколение вакцин, не обладающих недостатками традиционных вакцин. Для их разработки применяют методы генной инженерии. [c.228]

В последнее время интерес к БОО появился снова теперь это связано с утилизацией различных отходов (например, целлюлозы и сыворотки). В одних случаях предполагается использовать природные микроорганизмы, в других - микроорганизмы, созданные методами генной инженерии. Но так или иначе, перспективы развития производства БОО будут определяться не природой микроорганизмов, а экономическими соображениями. Возможно, рентабельность производства удастся повысить, если БОО будут получать из побочных продуктов утилизации отходов. Для того чтобы разработать экономичный процесс производства БОО из отходов, необходимо изучить кинетику роста, метаболизм, возможности генетического манипулирования и безопасность многих микроорганизмов, а также вкусовые качества синтезируемых ими продуктов. [c.302]

Разработать научные основы селекции штаммов молочно-кислых бактерий с использованием методов генной инженерии для создания заквасок и бактериальных концентратов при производстве кисло-молочных продуктов и пробиотиков [c.1355]

Следует отметить, что биотехнологические методы при решении проблем экологии и охраны окружающей среды применяются пока в существенно меньших масштабах, чем они того заслуживают. Однако непрерывное ужесточение требований к качеству природной среды, несомненно, должно способствовать тому, что экологическая биотехнология в недалеком будущем займет свое законное место в проектах и программах, целью которых являются защита окружающей среды от загрязнений, рекультивация земель сельскохозяйственного назначения, восстановление техногенно нарушенных природных ландшафтов и т,д При развитии этого направления необходимо исходить из использования пp фoдныx микробных штаммов, которые затем в той шш иной степени могут быть модифицированы методами генной инженерии. Биологическое разложение загрязняющих веществ целесообразно сочетать с другими физическими и химическими методами обработки. [c.190]

Вовлечение жиров в техносферу на современном этапе носит двойственный характер. Первое направление здесь — применение их как таковых в композициях масел, смазок и СОТС (возможно — в смешении с нефтяными или синтетическими маслами) второе — использование жиров на качественно ином уровне — с разработкой принципиально новых присалок и использованием технологических процессов для получения так называемых полусинтетических масел типа сложных эфиров или углеводородов. Весьма важной разновидностью второго направления является использование методов генной инженерии и биотехнологии, когда на стадии селекции масличных культур заранее программируется химический состав жиров с целью достижения варианта, оптимального для техносферы. [c.42]

Таким образо.м, при повторном вовлечении жиров в техносферу предг1ринимаются попытки как бы примирить их экологические и технические свойства — в первую очередь повысить ан-тиокислительную и термическую стабильность, улучшить противокоррозионные свойства все это достигается либо за счет химической переработки жиров, либо путем ввода присадок, как правило, ухудшающих экологические свойства кроме того, для жиров необходим синтез и подбор принишшально иных антиокислителей по сравнению с нефтяными и синтетическими маслами, воздействие которых на человека и окружающую среду в большинстве случаев неизвестно экологические последствия от использования методов генной инженерии также далеко не ясны. [c.42]

Рестриктазы II типа очень широко испатьзуются в методах генной инженерии для физического картирования ДНК и для выделения участков ДНК в составе того или иного рестрикционного фрагмента. Поэтому в течение ряда лет велся широкий поиск рестриктаз [c.130]

Значение инженерной энзимологии, как и вообще биотехнологии, возрастет в будущем. По подсчетам специалистов, продукция всех биотехнологических процессов в химической, фармацевтической, пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, полученная в течение одного года в мире, будет исчисляться десятками миллиардов долларов к 2000 г. В нашей стране уже к 2000 г. будет налажено получение методами генной инженерии Ь-треонина и витамина В,. Уже к 1998 г. предполагается производство ряда ферментов, антибиотиков, О -, 3-, у-интерферонов проходят клинические испытания препараты инсулина и гормона роста. Гибридомной техникой в стране налажен выпуск реактивов для иммуно-ферментных методов определения многих химических компонентов в биологических жидкостях. [c.165]

Разумеется, без достаточных экспериментальных подтверждений мы не можем настаивать на таком объяснении, однако это и не так уже существенно. Важен надежно установленный экспериментальный факт для элюции нативной ДНК (или двунитевой РНК, а также гибридных молекул ДНК—РНК) с оксиапатита требуется почти вдвое более высокая концентрация фосфатного буфера, чем для элюции денатурированной ДНК или однонитевой РНК. Это обстоятельство открыло возможность быстрого и надежного отделения двунитевых молекул нуклеиновых кислот от однонитевых, что сыграло очень важную роль как в изучении структуры генома (исследования кинетики ренатурации), так и в развитии современных методов генной инженерии (гибридизация молекул НК и др.). Как и в случае кислых белков, присутствие даже относительно высоких концентраций неорганических солей в элюирующем буфере практически не сказывается на процессах элюции одно- и двунитевых молекул НК с оксиапатита. Вместе с тем, варьируя концентрацию Na l или КС1 в буфере, можно управлять изменением конформации самих нуклеиновых кислот, а также характером их гибридизации (например, отделять истинные , полноценные, гибридные молекулы от несовершенных гибридов ). [c.230]

Как уже упоминалось, ПК в качестве лигандов могут обладать как групповой специфичностью (для белков хроматина, факторов управления трансляцией, нуклеаз и др.), так и индивидуальной (для индивидуальных мРНК, белков-регуляторов транскрипции и др.). Во втором случае на аффинном сорбенте должны быть закреплены вполне определенные участки генома. Это стало возмолшым после создания способов отбора и наработки в достаточных количествах строго идентичных фрагментов ДНК методами генной инженерии. В последнее время возникла еще одна область использования иммобилизованных НК — в качестве праймеров матричного синтеза. Эти приложения предъявляют разные требования к характеру фиксации НК на матрице. В первом случае расположение точек закрепления на молекуле НК может быть произвольным, во втором определенные и достаточно протяженные участки полинуклеотидной цепи должны быть свободны для комплементарного взаимодействия, а в третьем закрепление НК на матрице желательно осуществить лишь по одному определенному концу молекулы. Что же касается возможности реакций с активированными матрицами, то вдоль всей молекулы НК во множестве располагаются химически эквивалентные группы аминогруппы нуклеиновых оснований, гидроксилы сахаров и др. В особом положении находится только концевой остаток фосфорной кислоты или сахара. [c.387]

Выбранный фрагмент ДНК (в данном случае из генома дрозофилы) встраивали в плазмиду, которую отбирали, размножали и очищали методами генной инженерии (1). Затем ее линеаризировали обработкой рестриктазой, не затрагивающей встроенный фрагмент (2). После этого с помощью ограниченного гидролиза экзо-нуклеазой III (30 мин при 0°) удаляли с З -концов каждой из нитей около 300 оснований (3). Обработанную таким образом ДНК сажали на активированную по методу Нойеса и Старка (см. выше) л-амино-бензилоксиметилцеллюлозу. Ковалентное присоединение происходило по однопитевым концам молекулы (через Се гуаниловых остатков). Так получали сорбент с экспонированными, заранее выбранными фрагментами двунитевой ДНК (4). [c.425]

Нарушения О.в. у микроорганизмов, вызванные изменениями в составе субстратов или полученные в результате мутагенеза, широко используют в практич. целях. Так, добавляя в питат. среду дрожжей сульфит натрия, удается переключить алкогольное брожение на глицериновое и создать на этой основе биотехнологию получения глицерина. В микробиол. промчгги широко используют полученные селекцией штаммы микроорганизмов-суперпродуценты отдельных аминокислот, антибиотиков и др. Методы генной инженерии позволяют избирательно изменять наследственный аппарат клеток и благодаря этому целенаправленно воздействовать на структуру и динамику О.в. у организмов. [c.318]

В 1979 г. Гудман и Бакстер, а также Годдель с сотр. осуществили синтез СТГ человека методами генной инженерии. В то время как первая группа использовала соответствуюишй природный ген, вторая встраивала ген, синтезированный комбинацией химических и ферментативных методов. Учитывая существующие трудности химического пептидного синтеза, можно говорить о большом значении ДНК-рекомбннантной техники (разд. 2.3.1.7) для получения этого гормона. [c.244]

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]

Способность культур к детоксикации усиливается путем их адаптации к пестицидам, а также в результате химического мутагенеза. Методами генной инженерии производят микроорганизмы-мутанты, способные эффективно разрушать ксенобиотики. Кроме того, не следует сбрасывать со счета самоочищение почв в результате деградации пестицидов различными путями чисто химическое разрушение, фотоокисление, вымывание, улетучивание, детоксикация при участии животных и растений. Однако основным процессом биодефадации пестицидов является микробиологическое разложение и фансформа-ция. [c.164]

Рестриктазы II типа очень широко испачьзуются в методах генной инженерии для физического картирования ДНК и для выделения участков ДНК в составе того или иного рестрикционного фрагмента. Поэтому в течение ряда лет велся широкий поиск рестриктаз II типа с разной специфичностью (разными сайтами рестрикции). В результате сейчас известно более 350 рестриктаз разных бакте- [c.130]

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]

Работы по исследованию генов гидрогеназ не вызвали столь большого интереса, как исследования иг/-генов, и тем не менее они убедительно продемонстрировали целесообразность применения методов генной инженерии для повышения способности диазотрофных микроорганизмов стимулировать рост растений. Теперь нужно проверить, приведет ли введение Нир-те-нов в геномы других диазотрофных микроорганизмов (как несимбиотических, так и симбиотических) к такому же эффекту. [c.315]