Б. Б. Ерниязова
жүктеу/скачать 1,31 Mb. Pdf көрінісі
|
ГЕНДІК ИНЖЕНЕРИЯ
| Вирустардың геномы.
ДНҚ -лы вирустар: бір жазық тізбекті ДНҚ (парвовирустар); біртізбекті сақиналы ДНҚ (бактериофаг МВ); екі жазық тізбекті ДНҚ (аденовирустар); екі тізбекті сақиналы ДНҚ папилломавирус); тізбекті бӛліктері бар екі тізбекті сақиналы ДНҚ (гепатит В вирусы). РНҚ-лы вирустар: екі жазық тізбекті РНҚ (ретровирустар); бір жазық тізбекті РНҚ (РНҚ тізбегі «-» тұмау, қызылша, паротит вирустары); (РНҚ тізбегі «-» құтыру, кене энцефалиті вирустары, ретровирустар, ВИЧ). Вирустардың геномы: мӛлшері 2000 – 280000 дейін нуклеотидтер немесе жұп нуклеотидтер; гендердің бірін бірі жабуы болады, соның ішінде гендердегі ген құбылысы байқалады; гендердің интрон-экзонды құрылымы эукариоттардың вирустарында байқалады. МГЭ – көшпелі немесе секірмелі гендер. Геномның кез келген бӛлігіне қосылуға қабілетті. Хромосомалардағы олардың орналасуы ағзалардың тарихи даму барысында да ӛзгерді және жеке алған ағзаның тіршілік даму барысында да ӛзгерді. Барлық бактериялардан бастап адамдарға дейінгі ағзаларда табылған. Олар нуклеотидтік құрамы және жасушадағы атқаратын рӛлі жағынан әртүрлі болып келеді. Прокариоттарда IS, Tn элементтер, эписомалар сонымен қоса, бактериофагтар мен фагтарда кездеседі. IS – элементтер қарапайым қыстырмалы бірізділіктер болып табылады. Нуклеотидтік құрамы бойынша номерленеді. 700-1500 ж.н. құрайды. Ұштарында ДНҚ фрагменттерінің ұшында кері қайталанулар болады. Ол шамамен он шақты нуклеотид құрылымын құрайды. Тек қана транспозаза гені болады, басқа ешқандай ген болмайды. Олар кейбір плазмидаларда қалыпты фагтарда кездеседі. Ішек таяқшасы штаммдарында IS1 элементтерінің 19 кӛшірмесі болады. Ал басқа IS элемент, мысалы IS2 жоқ болуы мүмкін, 0-12 болуы мүмкін, IS3= 4-6, IS=1-2, IS5= 0-10 дейін. Транспозиция кезінде IS – элементтер екі еселенеді. Оның кӛшірмесі орнында қалады, басқа жаңа локусқа түседі. Локус геннің хромосомадағы орны. Транспозиция процесі әрқашанда ДНҚ репликациясымен қатар 32 жүреді. Әдетте 15 элемент кез келген бӛлікке ауыса алады. Бірақ геномның кейбір элементтері ыңғайлы болып келеді. Бұл элементтердің қосылуы немесе шығарылуы ӛте жоғары дәлдікпен жүреді. Бұл - үдерістің фермент қатысуымен жүретіндігін кӛрсетеді. IS – элементтер ұштарындағы кері қайталануларды жүзеге асыратын ферменттік жүйелер ДНҚ бойындағы гендерде болады. Мысалы, IS1 ұзындығы бойынша тек аздаған полипептидтердің коды болып табылады. Жасушадағы нәруыздармен кешен түзуі мүмкін. Бактериялардың эволюциясында IS – элементтердің маңызы зор. Олар орын ауыстыру арқылы гендерді тежейді немесе олардың қалыпты реттелуін бұзады. Сонымен қоса, олар транскрипцияға да әсер етеді. Себебі, кӛптеген IS – элементтердің құрамында промоторлық және терминаторлық элементтер болады. IS транспозициясының нәтижесінде бұрын ӛзара байланыспаған гендер немесе оперондар қайта байланысуы мүмкін және хромосомалық қайта құрылулардың барлық түрлерін индукциялай алады. Мұның нәтижесінде мутация жүреді. Әрбір репликонның қосылуы бұрынырақ генетикалық жағынан детерминантты болған бӛліктерді біріктіреді, кейде олар әртүрлі ағзаларға жататын болуы мүмкін. Tn элементтер немесе транспозондар . IS – элементтерден айырмашылығы транспозицияға қатысы жоқ басқа құрылымдық элементтер болуы мүмкін. Антибиотиктерге, ауыр металдарға, әртүрлі металдарға, токсиндерге тұрақтылық беретін гендер болады. Кейде бір транспозонның ӛзінде осындай толып жатқан гендер болуы мүмкін. Транспозондар плазмидалармен, фагтармен бірге (яғни, олар бір-біріне оңай қосылыса алады) бір-бірінен алыс бактерия түрлерінің гендерін алмастыра алады. Сол арқылы бактерия эволюциясында маңызды рӛл атқарады. Сол Tn элементтер транспозициясы да осындай жолмен жүзеге асады және оларда трансляция сатысы болады. Транспозондардың басым кӛпшілігі ДНҚ- ның белгілі бір аймақтарына таңдамалы түрде орын ауыстыра алады және бұл ауысулар жиілігі мен сипаты ауытқып отырады және элементтер қасиеттеріне де байланысты болады. Мысалы, Tn3 плазмида құрамында болып басқа плазмидаға орын ауыстырады. Транспозицияға сыртқы факторлар да әсер етеді. Эписомаларда IS және Tn элементтер болады. Олар хромосомаға енуге қабілетті. Мысалы, ішек таяқшасының жыныстық F эписомасында IS2 бір кӛшірмесі, IS3 екі кӛшірмесі , Tn1000 бір кӛшірмесі болады. λ тәрізді фагтар әдетте хромосоманың бір бӛлігіне ғана орын ауыстырады. Мu фагтар бактерия хромосомасының кез келген бӛлігіне басқа фагтың немесе плазмидалардың ДНҚ ене алады. λ тәрізді фагтардың интеграциясы ферменттік жүйемен қамтамасыз етіледі. Оған қатысатын нәруыздар және фагтың геномында коды болатын геномдар қатысады. 33 Мысалы, фагтар вирустық бӛлшектер түзе алуымен ерекшеленеді. IS, Tn элементтер фагтың S типінен гендердің кӛп бӛлігін жоғалту нәтижесінде пайда болады деп болжайды. Кейде ӛте жоғары температурада тіршілік ете алатын немесе басқа ағзалар үшін улы қосылыстарға тӛзімді микроағза қажет болады, сондай жағдайда арнайы штамдарды алу қажет болады. Мұндай ӛндірістік штамдарды алу үшін жасушаға белсенді әсер ету қажет (күшті әсер ететін улы заттар қолданылады немесе радиоактивті сәулелендіру арқылы генді зақымдайды). Дегенмен, кез келген микроағзаның генетикалық аппаратын химиялық немесе радиациялық мутациялау арқылы қажетті синтез ӛнімдерін алу, сол ағзаның табиғатымен, мүмкіндігімен шектеліп отырады. Ӛзімізге қажетті жаңа заттарды синтездеу үшін оған сәйкес ферменттер жиынтығы болуы тиіс, ол үшін жасушаға бұрын болмаған жаңа гендерді енгізу қажет. Гендердің синтездік процесі қазіргі кезде жақсы дамыған, белгілі бір дәрежеде автоматты түрде іске асырылады. Қазіргі кезде арнайы бағдарламасы бар аппарат жұмыс жасайды. Оның бағдарламасына синтезделетін нуклеотидтің бірізділігі енгізіледі. Мұндай аппарат 100-120 олигонуклеотидтерден тұратын ДНҚ тізбегін синтездейді. Сол сияқты мутацияға ұшыраған ДНҚ-н да синтездеу іске асырылады. Синтездік үрдістер полимеразалық тізбекті реакция (ПТР) арқылы іске асырылады. Кері транскрипция (РНҚ матрицасында ДНҚ синтездеу) кезінде жасанды олигонуклеотидтер тізбегі праймер (ұйытқы) қызметін атқарады. Векторға генді орналастыру үшін арнайы ферменттер: лигаза және рестриктазалар қолданылады. Рестриктазалардың кӛмегімен ген және векторды жеке бӛліктерге үзіп ажыратады. Лигазалардың кӛмегімен қажетті үйлесімде қайтадан біріктіріп қосады. Бактерияларға гендерді трансформация арқылы енгізеді. 1928 жылы Фредерик Гриффит бактериялардағы трансформация құбылысын ашты. Бактериялар бір-біріне қарапайым жыныстық кӛбею үрдісінде ӛздеріндегі хромосомалық емес ДНҚ–ң қысқа бӛліктерін, плазмидаларын алмастырады. Осы құбылысқа негізделген плазмидалық технология арқылы, бактерия жасушаларына жасанды гендерді енгізу мүмкін болды. Бӛгде ДНҚ-ң осылайша жасушаға енгізілуін трансформация деп атайды. Ген экпрессиясы деп гендегі ақпараттың нәруыз синтезіне аударылуын айтады. Гендік ақпараттың бір түрден басқаға ауысуы 1928 жылы Ф.Гриффит пневмокколармен жұмыс жасау кезінде іске асырылған, бірақ ең алғашқы рекомбинантты ДНҚ технологиясы 1972 жылы пайда болған. Ол рекомбинантты ДНҚ құрамында λ-фагының, SV-40 вирусының және E.coli ДНҚ-сының фрагменттері біріктірілді. ДНҚ алу әдістері: 34 1) Арнайы нуклеаза кӛмегімен бастапқы ДНҚ-ны үзу арқылы ДНҚ фрагменттерін табиғи материалдан алады; 2) ДНҚ-ны тікелей синтездеу; 3) Жасушадан бӛліп алынған РНҚ-ң матрицасында кері транскриптазаны (ревертаза) пайдаланып, комплементарлы ДНҚ тізбегін синтездеу. Бӛліп алынған ДНҚ-ны векторға орналастырады. ДНҚ векторының құрамына ең аз дегенде гендердің 3 тобы кіреді: 1. Тәжірибені жасау үшін таңдалған мақсатты гендер; 2. Жасушадағы ДНҚ-ға еніп, қажетті гендердің экспрессиясын жүргізетін, векторлардың репликациясына жауап беретін гендер. 3. Маркер – гендер (селективті және репортерлік гендер) олардың қызметі бойынша трансформацияның жақсы жүзеге асқаны туралы білуге болады. Векторларды жасушаларға енгізу тәсілдері: 1. Биотрансформация – ӛздігінен жасушаға ену қабілеті бар векторларды қолданады (мысалы, агробактериялық биотрансформация); 2. Микроиньекция – трансформация жасалатын жасуша ірі болғанда қолданылады (уылдырықтар, ӛсімдіктердің тозаң түтігі, т.б.). жүктеу/скачать 1,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|