Ферменты инженерия

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

Внедрению энзимотерапии в клиническую медицину способствовали не только крупные достижения в области теоретической энзимологии, но, в первую очередь, успехи в разработке совершенных методов препаративного выделения высокоочищенных препаратов ферментов и их ингибиторов, пригодных для медицинских целей. В ближайшие годы с развитием методов генной инженерии, позволяющей получать белковые препараты с заданной видовой специфичностью, арсенал ферментных препаратов в клинической медицине существенно расширится. [c.321]

Расщепление нуклеиновых кислот под влклнием специфических ферментов — эндо- и экзонуклеаз — сопровождается разрывом фосфо-диэфирной связи и образованием продуктов различной величины, которые могут быть разделены методами электрофореза и хроматографии. Это широко используется при анализе последовательности нуклеотидов в молекулах РНК и ДНК., Особое значение при развитии генной инженерии получило расщепление ДНК специфическими эндонуклеазами (рестриктазами), позволяющее получать отрезки ДНК определенной длины и нуклеотидного состава. > [c.175]

Методы генной инженерии позволяют ввести ДНК-зонд в виде соответствующего двунитевого фрагмента в плазмиду. Эти плазмиды после размножения внутри бактериальных клеток можно использовать непосредственно в качестве зондов, так как, будучи расплавлены, такие плазмиды не полностью ренатурируют и содержат требуемые однонитевые фрагменты. Их также можно <вырезать> из плазмиды, используя специфические ферменты рестрикции (см. ,7.6), и пометить, используя различные химические и биохимические методы. [c.260]

Генетическая инженерия — важнейший прогрессивный способ изменения генетической программы организма в целях создания высокопродуктивных штаммов промьпштенных микроорганизмов. Успехи современной генетической инженерии сушественно влияют на промышленную биотехнологию. Яркий пример больших возможностей генетической инженерии — создание во ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов штамма Е. oli для получения треонина. В результате были изменены не только регуляторные свойства фермента аспартаткиназы, но и питательные потребности штамма. Введение в геном бактерии нового гена обеспечило бактерии возможность использования в качестве источника углерода сахарозу, основного дисахарида традиционного промышленного сырья — свекловичной мелассы. Перечисленные манипуляции наряду с амплификацией плазмид, содержащих оперон треонина, позволили значительно увеличить производительность штамма бактерии и получить за 40 ч ферментации 100 г L-треонина на 1 л культуральной жидкости. Учитывая исключительные способности штамма Е. соН к сверхсинтезу L-треонина, японская фирма Адзиномото приобрела в 1982 г. лицензию на использование российского штамма — продуцента треонина для организации собственного производства. [c.50]

Когда химики прошлого поколения, занимающиеся ферментами, говорили о механизме ферментативного катализа, они выражались лишь фигурально, хотя имели в виду буквальный смысл. Теперь мы действительно в состоянии описать этот механизм, каждая деталь которого столь же ясна, как механизм секретного замка. Хотя механизм действия какого-либо конкретного фермента может быть еще не установлен, в самих основах ферментативного катализа и управляющих им законах больше нет ничего таинственного. Ферменты являются прекрасным примером того, чем занимается молекулярная инженерия. [c.323]

В частности, методами белковой инженерии, сущность которых состоит в изменении первичной структуры природной молекулы фермента посредством химической модификации самого энзима или его гена, удается принципиально трансформировать структуру активного центра и его функцию, модулировать субстратную специфичность и физико-химические свойства фермен- [c.84]

Сущность генетической инженерии сводится к целенаправленному конструированию генетических систем вне организма с последующим введением их в живой организм. При этом рекомбинантные ДНК становятся составной частью генетического аппарата реципиентного организма и, кроме того, они привносят в него новые генетические и физиолого-биохимические свойства, полезные для человека. К числу таких свойств можно отнести синтез аминокислот и белков, гормонов, ферментов, витаминов и др. [c.115]

В настоящее время разработаны методы рекомбинации генов в экспериментальных условиях, позволяющие получить новые комбинации генов, не существующие в природе. Синтез рекомбинантных молекул ДНК - новый инструмент в генетических исследованиях, получивших название генной инженерии. В рекомбинации участвуют различные ферменты рестриктазы, экзо- и эндонуклеазы, трансферазы, ДНК-лигазы. [c.61]

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]

Достижения практической микробиологии (биотехнологии) тесно связаны с генной инженерией синтез ферментов, расщепляющих целлюлозу до моносахаридов, получение фиброина - основного белка шелка, производство стиральных порошков с ферментными добавками, получение красителя индиго, основанное на том, что кишечная палочка образует большие количества триптофана, а внедренный в кишечную палочку фермент окисляет триптофан до индиго. [c.63]

Огромное значение для молекулярной биологии последнего десятилетия имеет развитие генетической инженерии (возникшей в 1972—1973 гг. П. Берг, П. Лобан, С. Коэн и Г. Бойер) и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители ( энхансеры ) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства. [c.9]

И ча с М,, Биологический код, пер, с англ,, М., 1971. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ (генетич. инженерия), совокупность методов, позволяющих искусственно получать молекулы ДНК, содержащие генетич. информацию из двух или более источников любого биол. и (или) хим. происхожде-пия. Осп. этапы Г. и. I) фрагментация молекул ДНК из ра, л. источников (бактерий, вирусов, культуры клеток, ткапей, целых организмов), обычно с помощью рестрикта-зы, или искусств. х1[мико-ферментативный синтез фрагмента ДНК 2) расщепление с номогцью этого же фермента молекулы ДНК (вектора), способной автономно реплицироваться в клетке (обычно это плазмидная или вирусная ДНК) 3) соединение фрагментов ДНК с вектором в еди- [c.125]

Многолетний опыт преподавания биологической химии для студентов биотехнологического и фармацевтического факультетов в Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии дал авторам возможность в учебнике, предназначенном для биотехнологов, представить информацию, весьма полезную также для провизоров. Учитывая тот факт, что аминокислоты, белки, ферменты, витамины и гормоны являются целевыми продуктами биотехнологии, разделы, посвященные этим структурам, представлены достаточно подробно и по возможности профилированы по каждой из этих специальностей (главы 2—13). Авторы считали важным ознакомить студентов с такими прикладными аспектами молекулярной биологии, как биохимия иммунитета, клеточная и генетическая инженерия (главы 30—31). В ряд разделов введен материал, который подчеркивает практическое значение биохимии для будущей профессиональной деятельности. [c.3]

Рестриктазы — ферменты ДНК-азного типа действия, катализируют деполимеризацию ДНК в строго определенных участках молекулы. Рестриктазы обладают высокой специфичностью действия относительно азотистых оснований, расположенных рядом с расщепляемой связью. Они используются для расшифровки последовательности нуклеотидных остатков в ДНК фагов и вирусов, а также находят широкое применение в генетической инженерии для получения рекомбинантных ДНК (гл. 31). [c.424]

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]

Аэробная ферментация позволяет синтезировать большие молекулы и применяется при производстве антибиотиков, органических кислот, ферментов и витаминов. В энциклопедии [К1гк-0(Ьтег,1985] высказывается точка зрения, что применение методов генетической инженерии может привести к перевороту в ферментативной технологии в ближайшие десять лет. [c.451]

Получение ферментов. Обычно Ф. вьщеляют из тканей животньгх, растений, клеток и культуральных жидкостей микроорганизмов, биол. жидкостей (кровь, лимфа и др.). Для получения нек-рых труднодоступных Ф. используются методы генетической инженерии. Из исходных материалов Ф. экстрагируют солевыми р ами. Затем их разделяют на фракции, осаждая солями [ооь1чно (ЫН4)2304] или, реже, орг. р-рителями, и очищают методами гель-проникающей и ионо- [c.84]

Архитектура иммуноглобулина может служить основой для синтеза in vitro пептидов с заданными связывающими свойствами. Для теоретических и практических исследований может оказаться крайне полезным синтез in vitro полипептидной цепи с определенной специфичностью и сродством к данному соединению. Один из возможных путей может начаться с природной или синтетической области VlIVh без гипервариабельных петель в качестве остова. Путем включения подходящих последовательностей на место гипервариабельных сегментов можно затем сформировать специфичный центр связывания рассматриваемого лиганда без нарушения процесса свертывания и стабильности остова [498]. Пример Си —Zn -содержащей пероксид-дисмутазы [286] можно рассматривать как. природный прецедент этого метода пептидной инженерии. В этом случае геометрия координации атомов металла в активных центрах имеет очень много общего с соответствующими фрагментами кристаллических структур медь-имидазольных и цинк-имидазольных. комплексов [661]. Таким образом, обе основные особенности этогО фермента, структура иммуноглобулина и комплекс металла, могуг быть воспроизведены химиками-органиками. [c.246]

Наиболее важными и приоритетными фундаментальными направлениями научных исследований в биохимии и молекулярной биологии являются генетическая инженерия и биотехнология, которым придается исключительное значение. Усилия ученых сосредоточены на создании и производстве препаратов для медицины (гормоны, ферменты, моноклональные антитела, биоактивные пептиды, вакцины, интерферон, простагландины и др.), сельского хозяйства (регуляторы роста растений, феромоны для борьбы с вредителями растений), промышленности (пищевые и вкусовые добавки). Эта новая технология может решать ряд важных проблем в медицине (пренатальная диагностика болезней, генотерапия и др.). [c.18]

Редактирование , происходящее в процессе эволюции, затрагивает биологически функциональную часть глобулы, ее активный центр. Активный центр белка-фермента включен в каркас, обладающий некоторой конформационной подвижностью. Точная структура каркаса не играет определяющей роли. Поэтому структура белка как целого мало связана с его функцией. Это создает важные возможности для белковой инженерии, для искусственного построения белков, применимых в биоэлектронике. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Так, синтезирован Felix — искусственный белок, содержащий четыре а-спирали (Four heli es). [c.112]

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]

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]

Расщепление целлюлозы с помощью целлюлолитических микроорганизмов происходит медленно и часто не до конца. Поэтому были предприняты попытки создать с помощью генной инженерии микроорганизмы, обладающие более высокой целлюлазной активностью. Для этого вьщелили про- и эукариотические гены, кодирующие отдельные ферменты целлюлазно-го комплекса. [c.298]

Молекулярные основы фиксации азота всесторонне исследовались на К. pneumoniae, которая может служить модельной системой для изучения симбиотических бактерий семейств Rhizobium и Bradyrhizobium. Детально охарактеризована нитрогеназа, азотфиксирующий фермент. Молекулярно-генетические исследования показали, что фиксация азота бактериями — это сложный процесс в нем участвует семь координированно регулируемых оперонов, кодирующих в общей сложности 20 разных белков. Это делает пока невозможным создание с помощью методов генной инженерии растений, которые могли бы сами усваивать азот, и других азотфик-сирующих бактерий. [c.327]

Основой для успешной разработки технологии промышленного применения ФГ гемицеллюлоз являются работы микробиологов, направленные на подбор наиболее продуктивных микроорганизмов, продуцирующих гемицеллюлазы. К ним относятся выделение сверхпродуктивных мутантов, создание микроорганизмов с желаемыми свойствами методами генной инженерии, в том числе используя клонирование [63]. Необходимо разработать способы иммобилизации и стабилизации гемицеллюлаз или целых микроорганизмов, продуцирующих необходимый набор ферментов [37, 63]. [c.242]

Такие направленные изменения в белках (белковая инженерия) стали важным инструментом для установления роли отдельных аминокислотных остатков в формировании пространственной структуры белка и выполнении им своих функций. В качестве примера можно привести результаты исследования роли остатка тирозина-248, входящего в активный центр карбоксипептидазы А (см. 6.1). После установления пространственной структуры этого фермента с помощью рентгеноструктурного анализа высказывалась точка зрения, что гидроксигруппа этого остатка принимает участие в подаче протона на атом азота гидролизуемой пептидной связи и одновременно в удалении протона от молекулы атакующей воды. Однако, когда методом сайт-специфичного мутагенеза была осуществлена замена этого остатка тирозина на фенилаланин, оказалось, что каталитичесюш свойства фермента практически не изменились. Таким образом, роль гидроксигруппы тирозина-248 в катализе не подтвердилась. [c.306]

К настоящему времени на основе рентгеиоструктурных исследований и ряда других методических подходов достигнуты значительные успехи в выяснении механизма действия ферментов. Исходя из сложившихся предпосылок, можно полагать, что в ближайшие годы развитие энзимологии д т идти в основном по пути получения модифицированных ферментов с заданными свойствами на основе достижений в области генной инженерии. Это открывает широкие возможности для проверки справедливости современных представлений о механизме дейстаия ферментоа и создания фундаментальной теории ферментативного катализа. [c.207]

Смотреть страницы где упоминается термин Ферменты инженерия: [c.132] [c.478] [c.132] [c.148] [c.462] [c.362] [c.667] [c.81] [c.556] [c.155] [c.132] [c.496] [c.513] [c.289] [c.386] [c.487] [c.478] [c.106] [c.208] [c.301] [c.500]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология