Генная инженерия конструирование

Это казавшееся ограниченным будущее было сразу изменено. Выдающиеся достижения в определении последовательности ДНК должны обеспечить обширный запас важных синтетических целей в конструировании ДНК на последующий период развития области. Более того, прогресс в области генной инженерии может сильно зависеть от наличия синтетических фрагментов ДНК-ду-плексов для решения специфических задач. [c.188]

Современное руководство по биотехнологии, написанное авторитетными канадскими учеными. В книге подробно изложены основы генной инженерии механизмы репликации, транскрипции и трансляции методы клонирования, амплификации и секвенирования ДНК конструирование рекомбинантных ДНК введение последовательностей-мишеней в геном микроорганизмов, растений и животных, а также практическое применение генной инженерии для получения лекарственных веществ, вакцин, факторов роста, инсектицидов и т.д. Большое внимание уделено генной терапии и связанным с ней морально-этическим проблемам, патентованию биотехнологических продуктов и способов их получения. [c.4]

История развития генной инженерии насчитывает не более тридцати лет. Ее становление связано с конструированием векторных молекул, получением рекомбинантных ДНК, а также включением в векторы генов животных и человека. Невозможно связать генную инженерию с одним каким-либо открытием, так как она представляет собой совокупность приемов и методов, направленных на создание искусственно модифицированных генетических программ. В предыдущей главе рассмотрены процессы генетической рекомбинации, происходящие при синтезе антител в природных условиях. Возможно эти процессы и явились толчком для проведения опытов, связанных с получением рекомбинантных генов искусственным путем. [c.499]

Клеточная инженерия — конструирование клеток с новыми свойствами, основа генной инженерии соединение геномов разных видов. [c.189]

Задача конструирования и производства генно-инженерных вакцин будущего может быть решена лишь как составная часть фундаментальной проблемы — создание методами генной инженерии искусственных белков с заранее заданными свойствами и структурой. [c.254]

Генная инженерия — направление молекулярной биологии, задачей которого является целенаправленное конструирование новых, не суще- [c.549]

Приемы конструирования штаммов методами генной инженерии во многом зависят от целей промышленности. Наиболее ясная и лучше всего разработанная задача — это производство методами микробиологического синтеза белков человека, важных для медицины, или белков сельскохозяйственных животных для целей ветеринарии. С точки зрения генной инженерии эта задача сводится к введению чужеродного гена в удобный для промышленного производства микроорганизм и оптимизации его экспрессии, [c.97]

Особую ценность для генной инженерии представляют рестриктазы, под действием которых образуются фрагменты с само-комплементарными липкими концами они эффективно используются при конструировании рекомбинантных молекул. [c.141]

Приведенные примеры показывают, что успехи в конструировании высокопродуктивных штаммов зависят от совместной работы коллективов молекулярных биологов, генетиков, биохимиков, селекционеров и генных инженеров. [c.190]

Несмотря на такие захватывающие перспективы, необходимо помнить, что меч, вложенный в руки современного человека развитием генной инженерии, является обоюдоострым. Необоснованное использование генно-инженерных методов для изменения существующих биологических видов может нарушить сложившийся экологический баланс в биосфере и иметь для человечества непредсказуемые последствия. Чтобы избежать такого рода неприятностей и даже экологической катастрофы при конструировании генетически модифицированных видов животных и растений, необходимо ясно представлять себе молекулярные механизмы, лежащие в основе биологических явле- [c.6]

Идеальная векторная молекула должна обладать несколькими обязательными свойствами. Во-первых, любой вектор должен длительное время существовать в популяции клеток-хозяев, т.е. реплицироваться автономно или вместе с хромосомами клеток. Во-вторых, в любом векторе должны быть биохимические или генетические маркеры, которые позволяли бы обнаруживать его присутствие в клетках. В-третьих, структура векторной молекулы должна допускать встраивание в нее чужеродной последовательности нуклеотидов без нарушения ее функциональной целостности. Для конструирования векторов в генной инженерии используют небольшие молекулы нуклеиновых кислот, способные к автономной репликации в бактериальных и эукариотических клетках - плазмиды и эписомы, хромосомы вирусов, а также фрагменты хромосом эукариотических клеток. [c.68]

Еще одним важным для генной инженерии свойством плазмид является консервативность их размера. Минимальный размер плазмиды диктуется необходимостью расположения в ее молекуле всех генов и регуляторных последовательностей, необходимых для поддержания ее внутриклеточной автономии. Другое требование, которое необходимо соблюдать при конструировании искусственных плазмид - это близкое друг к другу расположение взаимозависимых регуляторных участков молекулы. Это необходимо для обеспечения высокой вероятности их совместной передачи в дочерние клетки. Повышение размера плазмиды сверх оптимального будет отрицательно сказываться на ее стабильности. Случайно возникающие в популяции бактерий мутантные формы плазмиды меньшего размера будут реплицироваться быстрее, и постепенно бактериальные клетки с мутантными плазмидами вытеснят клетки с исходными молекулами. [c.71]

Примерно такой, но на самом деле намного более сложный, путь исследований в генной инженерии привел за последние 30 лет к клонированию множества генов, в том числе и неизвестных ранее, определению их структуры и особенностей функционирования. Аналогичные подходы легли в основу многих новых направлений молекулярной биологии и генетики. Об использовании этих методов при целенаправленном конструировании рекомбинантных белков речь пойдет во второй части книги. [c.254]

Автору казалось полезным представить генетическую инженерию не только и не просто как набор методических подходов, но и как развитие генно-инженерных идей , позаимствованных у природы. В части I на всех уровнях организации живого прослежены элементы генно-инженерного конструирования, используемого природой. Здесь же и, в особенности, в частях II и III изложены возможности лабораторного вмешательства в геном с целью создания клеток (организмов) с заданными свойствами. [c.4]

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]

Клонирование генов, расположенных в плазмидах по очевидным причинам не представляет сколь-нибудь значительных методических трудностей. В свете сказанного понятен тот факт, что на первых порах клонированию подвергались в основном гены с плазмидной локализацией. Сложнее обстоит дело в случае хромосомных генов. Для конструирования банка рекомбинантных плазмид применяется типичный арсенал известных методов генной инженерии, который в случае клонирования генов гт не имеет какой-то специфики. Специфика заключается в методах отбора искомых клонов, выборе реципиентных щтаммов и векторов для клонирования. [c.185]

В заключение следует сказать, что техника генной инженерии - это не только инструмент для практического улучшения штаммов, но и мощный способ познания механизмов биосинтеза и регуляции метаболизма микроорганизмов. Дальнейшие успехи в конструировании высокопродуктивных штаммов микроорганизмов зависят от совместной работы микробиологов, генетиков, биохимиков и генных инженеров. [c.113]

За последние 20 лет X. т. претерпела колоссальные изменения в научном и прикладном отношении. В совр. условиях массовые продукты основной химии уступают место продуктам тонкого хим. синтеза, все чаще условия процессов и качество продуктов определяют св-ва поверхности раздела фаз, отдельных частиц, а не объема. От макроструктуры в-в переходят к управлению микроструктурой неструктурированная среда вытесняется структурированной (мицелла, кластер) энергию вводят направленно с помощью лазера с заданной частотой излучения, в ввде плазмы, электрич. поля вместо нормального состояния фаз используют суперкритич. флюиды, жвдкие кристаллы. Появились новые области X, т. биотехнологая, генная инженерия, конструирование материалов на мол. уровне (нанотехнология). [c.241]

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]

Другой пример успешного использования метода генной инженерии для создания промышленного штамма — это работа по конструированию продуцента витамина Вг (рибофлавина) на базе В. subtilis. [c.111]

В последние пять лет были получены многие важные результаты в связи с чем неуклонно возрастала вера в то, что проблема укладки белковой молекулы будет решена уже в ближайшем будуш,ем. В настоящем обзоре оказалось невозможным обсудить в полном объеме перспективы указанной проблемы выскажем лишь некоторые соображения на этот счет. Необходимо заметить, что не все исследователи придерживаются одной точки зрения относительно главного направления предстоящих исследований. Например, Левитт и Шерага считают, что для успешного моделирования пространственной укладки белка весьма полезно использовать экспериментальные сведения о конформационных возможностях объекта. Очень информативны в этом отношении данные ЯМР, из которых легко можно получить многие межатомные расстояния в молекулах белков. В этом случае проблема заключается в том, чтобы обойтись минимумом экспериментальных сведений для достижения результата. Ясно также, что с развитием теории таких сведений будет требоваться все меньше и меньше. Во-вторых, в лаборатории автора было показано, что метод предсказания третичной структуры полностью применим к минибелкам , т. е. биологическим пептидам, содержащим до десяти аминокислотных остатков. Качество предсказания для белков длиной 100—200 остатков должно находиться в соответствии с назначением результата. Например, было показано, что достаточно приближенные расчеты вполне применимы для целей конструирования искусственных пептидных вакцин, которые после присоединения к молекуле-носителю приобретают имму-ногенные свойства и начинают производить антитела против изучаемого пептида. Можно надеяться также, что предварительное моделирование пространственной структуры задолго до получения исчерпывающих кристаллографических данных об объектах окажется полезным в биотехнологических исследованиях. Поэтому появление все большего числа работ, по-священных белкам с неизвестной третичной структурой, представляет гораздо больший интерес по сравнению с академическими, методическими работами, касающимися бе лков с уже имеющимися подробными данными о конформации. Фармакологов, нейрохимиков, иммунологов и генных инженеров как раз весьма мало интересуют расчеты белков с хорошо известной из эксперимента пространственной структурой для этих групп ученых крайне важны предсказательные расчеты белков, которые ими изучаются. [c.599]

В настоящее время наши знания об организации генома бактериальной клетки, содержащей около 5 тыс. генов, достаточно полны. Для Е. oli, наиболее изученного микроорганизма, известно уже около 2500 генов. Познаны молекулярные механизмы репликации ДНК, транскрипции и трансляции, регуляции активности генов. Тенденцией сегодняшнего дня является сознательное конструирование штаммов микроорганизмов с заданными свойствами с использованием фундаментальных данных молекулярной биологии, генетики, генной инженерии. Собственно говоря, применение названных подходов в сочетании с приемами классической селекции и составляет суть современной селекции микроорганизмов. [c.8]

Типовой эксперимент в генной инженерии состоит из следующих этапов 1) получение фрагмента (или смеси фрагментов) ДНК 2) конструирование in vitro рекомбинантных молекул ДНК, состоящих из фрагментов, полученных на первом этапе, и небольших автономно реплицирующихся в клетке-реципиенте структур (плазмид, фагов, вирусов), носящих название векторов [c.136]

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]

Создание высокоактивных штаммов с заданными свойствами во многом зависит от уровня знаний об организации генома и регуляции метаболизма микробной клетки. Для Е. соИ известны молекулярные механизмы репликации ДНК, транскрипции и трансляции, регуляции активности разных генов, лучше всего разработаны приемы генетического конструирования in vivo и in vitro. Именно поэтому первые работы по созданию промышленных штаммов микроорганизмов современными методами выполнены на этом микроорганизме. Распространение методологии генной инженерии на другие объекты требует дополнительных исследований. Как уже было показано, здесь достигнуты значительные успехи — сконструированы удобные векторы для псевдомонад, бацилл, актиномицетов и дрожжей. На этой основе будут созданы и уже создаются новые высокоактивные штаммы для промышленности. [c.180]

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]

Бактериальные интегрирующие векторы находят широкое применение в современной генной инженерии бактерий, в частности, при конструировании стандартных штаммов-продуцентов белков, пептидов или метаболитов. Другим интересным приложением такого рода генетических систем является создание бактериальных штаммов-биорепортеров, используемых для мониторинга окружающей среды и в экотоксикологии. Хотя современные аналитические методы позволяют обнаруживать с высокой эффективностью практически любое химическое соединение, все эти методы не дают ответа на вопрос о биологической опасности таких соединений. Данный недостаток восполняют с помощью биосенсоров в формате целых бактериальных клеток, которые позволяют обнаруживать индивидуальные вещества или группы химических соединений, для которых характерно однотипное взаимодействие с биологическим материалом. Например, для обнаружения фитотоксичных химических соединений применяют генетически модифицированные цианобактерии, исходные представители которых присутствуют в большом разнообразии в фотосинтезирующей биосфере. Введение в хромосому цианобак- [c.102]

Интенсивные исследования последних лет принесли и продолжают приносить новые знания о механизмах, обеспечивающих высокоэффективную и высокоспецифическую экспрессию генов [15]. Эту информацию успешно используют для эффективной экспрессии рекомбинантных генов в гомологичном или гете-рологичном генетическом окружении [117]. После рассмотрения основных принципов конструирования векторов для клонирования ДНК можно перейти к обсуждению проблемы экспрессии клонированных генов в искусственных генетических системах. Именно экспрессия клонированных генов является одной из основных задач генной инженерии и биотехнологии. Действительно, функциональную роль отдельных генов и их частей в живом организме можно понять и оценить лишь на основании экспрессии этих последовательностей, т.е. по фенотипическому проявлению их потенциальных биологических возможностей. Кроме того, крупномасштабная наработка биотехнологических продуктов требует осуществления эффективной экспрессии конкретных генов в искусственно созданных условиях. Для получения полноценной экспрессии клонированных генов используют экспрессирующие векторные системы, принципы конструирования которых в настоящее время хорошо разработаны. [c.104]

Среди искусственных систем биосинтеза белка важное место занимают бесклеточные системы [260]. Любая бесклеточная система создается, прежде всего, для моделирования конкретных биохимических процессов, происходящих в живом организме, и во время функционирования воспроизводит некоторые существенные особенности жизнедеятельности клетки. В генной инженерии бесклеточные белоксинтезирующие системы часто используются для исследования кодирующего потенциала и механизмов экспрессии клонированных генов in vitro, а также на промежуточных этапах конструирования рекомбинантных генов для идентификации мРНК или фрагментов ДНК по кодируемым белкам. [c.185]

В систематической и логической последовательности рассмагри-ваются основные разделы генетической инженерии про- и эукариот Описываются элементы природной генетической инженерии, лабораторные методы переноса и амплификации генов, пути конструирования организмов с нсзыми свойствами. На примерах демонстрируется роль генно-инженерных методов в решении фундаментальных проблем молекулярной биологии и генетики, в создании продуцентов биологически активных препаратов [c.2]

С начала 70-х гг., когда было показано, что ДНК можно расщепить на фрагменты и затем снова соединить in vitro, рекомбинантные ДНК стали важным инструментом молекулярной биологии [И]. В настоящее время методы генной инженерии позволяют изолировать, размножить и прочитать (определить нуклеотидную последовательность) любой нужный ген, принадлежит ли он растению, животному или микроорганизму. Зная нуклеотидную последовательность ДНК представляющего интерес гена, мы можем затем установить аминокислотную последовательность кодируемого им белка. Верно и обратное-для любой требуемой полипептидной цепи можно создать соо1ветствующую нуклеотидную последовательность. Для относительно небольших пептидов в 1981 г. осуществлен химический синтез гена in vitro [14]. Таким образом, не существует теоретических препятствий к конструированию генов, кодирующих новые функции. Трудности возникают, если нужно синтезировать длинные полинуклеотиды-с приемлемым выходом, не загрязненные побочными продуктами сходного строения, а также при проектировании полипептидной последовательности, обеспечивающей желаемые функции. Мы еще очень мало знаем о факторах, определяющих упаковку белка. Поэтому сейчас мы ограничиваемся модификацией существующих белков путем замены нуклеотидов в соответствующих областях гена. [c.102]

Количественных данных о содержании целевых ферментов при пересчете на гомогенный белок в биомассе продуцентов рестриктаз мало [13, 29, 58, 138, 140, 152, 196, 254]. В исследованных немногочисленных случаях эти значения приблизительно равны (мкг/г сырой биомассы продуцента) 6 — Bsu I [58], 44 —Bsp I [283], 45 —Mva I [29] и 68 — Ben I [196]. По этому показателю их превосходит только E oR II, Hha II, PaeR7, E oR V и Taq I. Сверхсинтез этих ферментов был достигнут благодаря успешному применению для конструирования продуцента методов генной инженерии [13, 34, 80, 140, 154, 272. [c.165]

В основу предлагаемого учебно-справочно-го пособия положены лекции по генетической инженерии, которые автор читает в Новосибирском государственном университете начиная с 1980 г. Ссылки на большинство экспериментальных работ, выполненных до 1986 г., читатель сможет найти в монографиях С. Н. Щелкунова Клонирование генов и Конструирование гибридных молекул ДНК (Новосибирск Наука, 1986, 1987). Раздел 1.12 написан известным специалистом в области химико-ферментативного синтеза генов А. Н. Синяковым. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология