Глик, Пастернак - Молекулярная биотехнология - 2002, страница 2

Книга предназначена для студентов, знакомых с основами биохимии, молекулярной генетики и микробиологии, хотя мы понимаем, что вряд ли они успели освоить все эти дисциплины до того, как начали заниматься биотехнологгией. Поэтому, приступая к изложению той илн иной темы, мы сначала рассматриваем ее основы и лишь затем переходим к деталям.

Главное внимание в книге уделено тому, как с помощью технологии рекомбинантных ДНК можно создавать нужные человеку продукты. Там, где это возможно, мы старались проиллюстрировать основные теоретические концепции конкретными результатами и методиками, уже применяющимися на практике. Из лавинообразного потока научных публикаций мы выбирали в качестве примеров те работы, которые не только иллюстрируют определенные положения, но и формируют у читателя твердую научную базу, позволяющую ему ориентироваться в узкоспециальных вопросах молекулярной биотехнологии.

Конечно, мы понимаем, что эта область исследований развивается чрезвычайно быстро и некото- !О Предисловие к первому изданию рые из наших примеров могут оказаться устаревшими к тому времени, когда книга выйдет в свет. Очень часто научные работники — неважно, о какой области науки идет речь, — в повседневном обшении, на конференциях, в ходе переписки используют специфическую терминологию, проще говоря, жаргон.

Мы старались обойтись без него и во многих случаях намеренно давали словесное описание явления или процесса там„где, прибегая к лаконичному жаргону, мы могли бы сэкономить немало слов. Для описания одного н того же явления в любой области исследований существуют синонимы. Так, термины «технология рекомбинантных ДИК», «клонирование генов» и «генная инженерия» очень близки по смыслу. Когда в тексте впервые появлялся важный термин, мы давали в скобках его синоним или эквивалентное выражение. Освоить терминологию читателю поможет большой словарь терминов в конце книги. Каждая глава завершается подробным резюме и списком вопросов для повторения.

Мы надеемся, что это поможет усвоить прочитанное. Все ключевые идеи иллюстрируются тщательно подобранными цветными рисунками (всего их более 200); мы убеждены, что один рисунок может сказать больше, нежели тысяча слов. Гл. 1 знакомит читателя с основами молекулярной биотехнологии и некоторыми коммерческими аспектами, а следующие пять глав (гл. 2 — 6) — с ее методологией.

Все вместе эти главы гюдготовят читателя к восприятию материала всех последующих глав. В гл. 7 — 12 части 11 рассмотрены способы гюлучения ценных метаболитов, вакцин, лекарственных веществ и продуктов, использующихся для диагностики, а также методы биодеградации удобрений и пестицидов, В гл. 13 описаны способы крупномасштабного культивирования генетически измененных микргюрганизмов с целью получения коммерческих продуктов.

Часть. Ш посвящена молекулярной биотехнологии растений и животных (гл. 14 и 15). Гл. 1б и ! 7 знакомят читателя с применением технологии рекомбинантных ДНК для идентификации генов человека, ответственных за развитие некоторых заболеваний, и подходами к генной терапии. В последней, 1«' части рассмотрены вопросы регламентации исследований в области молекулярной биотехнологии, оформления патентов на различные продукты и изобретения. В конце каждой главы есть список литературы. В нем могут содержаться ссылки, не упоминаемые в самой главе. Иногда мы давали выдержки из статей или представляли данные в собственном изложении.

Разумеется, мы несем полную ответственность за все неточности или не совсем корректные трактовки, которые при этом могли возникнуть, хотя и надеемся, что нам удалось этого избежать. Списки литературы включают ссылки и на работы более общего характера, способствующие лучшему усвоению материала. Благодарности Мы хотели бы поблагодарить всех, кто согласился прочитать различные разделы этой книги, когда она еще находилась в виде рукописи. Их советы и замечания очень помогли нам. Среди тех, кого нам хотелось бы упомянуть, — Аг!1шг 1.

Агопзоп, Рип$це 1)пЬегз1!у; Кона!0 М. А!)аз, 1)п!чегз!гу Прелисвовие к первому изданию 11 о!' ойядбе; Ггед АиягЬе1, Мая асЫжепз Сспсга1 Нозрйа!; Оачд В.. Вепвоп, оп!хегз11у ог" Соппесбсш; .1еап Е. ВгепсЫеу, Реппзу1гап1а Яаге 13шгегягу; А. М. СЬакгабаг1у, Оп!гегя1у ог" !И!по1з а1 СЫсадо; Яап Ое!чп, Ринге Оп!гегз!гу; Заве! Н. С!азег, Оп!вегягу оГ ПИпога аг $Лгбапа-СЬагпра!вп; Оачд бгнуппе, Сагпйг!две Ь!епгоВс1епсе; Оеогае О. Нелегпап, 1пйапа Оп!гога!1у; Зашез В.

Карег, Ошнегзйу Ы Магу!апд аг Ва1бгпоге; ОопаЫ И. Е1аЫГоо1, Еазгегп %азЬ!тщ1оп 13п1гегз!1у а1 СЬепеу апд Вро!сапе; Суп1Ь!а Мооге, ЖазЫпфоп Оп1гегягу; %ИИагп Е. Ь!етг1оп, МгИ1п!а Ро!угссЬшс Ошгегягу; Оапгоп Н. О'Оау, Оп!уегягу о!'Тогопго !и М!зз1азаща; ЬИсЬагд О. Ра!пвгсг, 13шгегя1у оГ %ахЬ1пИгоп; Оачг1 Н. Рсгв!пв, Мауо СИшс; Ъгббатп Я Иехп!ко1Т, оп!тепдгу о1 %1зсопз!п„СашрЬеИ %. ИоЬгпаоп, Оп!вега!!у оГЖагег1оо; Матс Яеве1, 1!п1тегз!гу оГЖагег1оо; Аагоп 3. Я~а!!дп, Сепгег юг Адчапсед В!огесЬпо!оау апг1 Мейс!пе а1 Ко!вега 13шгесгз!1у; !пп ВсйгнагГх, Ослеп!сей; Оашс1 С. Бге!п, (За!вега!гу ог" Магу!апд аг СоИеае Раг!г; Оеап А.

Ясг!ег, 1.!п!гегягу о1 Капзаз; апд ИойегГ Т, г!пора!, Оппегз!Гу ог" СоппесгкШ. Мы весьма признательны также сотрулникам АВМ Ргеая Бивал В!гсЬ, главному редактору; РдгЬ Яева1, менеджеру; !од! Ягпрвоп, литературному редактору; Визап ВсЬппд!сг, главному художнику; Реа Маг!готе из Вяй11е, ЗЬатг аг ЖегйегИ1, 1пс., главному менеджеру проекта; художникам Хегггогк С!гарЫсз; и наконец, Раггкй Р!1хвега!д, директору АВМ Ргезя который всеми достутгными способами помогал претворению нашего замысла в жизнь. Ьернард Р. Глин Джек Дж. Паонернак Основы молекулярной биотехнологии олекулярная биотехнология — зто 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, осуществляемый 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. ! 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 последователыюсти (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 зукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез гп игго). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии.

ГЛАВА 1 Молекулярно-биотехнологическая революция Технология рекомбннянтных ДНК 15 октября !980 г. на Нью-г!оркской фондовой бирже произошло знаменательное событие: уже через 20 минуг после начала торгов стоимость одной акции биотехнологической компании бспепсесй поднялась с 35 до 89 долларов.

Это был рекордный для того времени скачок цен на акции коммерческого предприятия. К моменту закрытия торгов в тот день цена одной акции СепептесЬ составляла 71,25 доллара, а стоимость всех 528 тысяч акций была столь баснословно высока, что мелкие инвесторы, собиравшиеся приобрести небольшой пакет акций, не имели никаких шансов. По-видимому, это был первый случай в исп>- рии, когда о начале великой технологической революции возвестил биржевой колокол. В ! 980 г., когда фирма бепспгесй впервые предложила обществу свои акции, зто была небольшая компания в Калифорнии, в течение четырех лет успешно работавшая над проблемой получения рекомбинантных ДНК. За два года до этого ученым компании удалось выделить фрагменты гена (последовательности ДНК), кодирующие человеческий инсулин, и перенести их в генетические элементы (клоннруюшие векторы), способные реплицироваться в клетках обычной кишечной палочки (Егере!сЬга сан).