И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 61
Текст из файла (страница 61)
в работах П. Замбрыски с соавторами. Основные направления в биотехнологии растений сводятся к тому, чтобы получать формы, устойчивые к гербицидам, патогенным грибам и вредным насекомым„с ускоренным ростом, с большей продолжительностью хранения плодов, улучшением их качества и увеличением количества. Приведем несколько примеров. К настоящему времени клонированы гены, кодирую!цие нечувствительные к действию гербицидов ферменты-мишени. что позволило получить трансгенные растения, устойчивые к таким гербицндам, как глифосат !Еогшс!ыр), хлорсульфуроновые и нмидазолиновые производные.
Изолированы также гены, кодирующие ферменты деградации некоторых гербицидов, что позволило получать трансгенные растения, устойчивые к фосфинотрнцину, далапону и др. В 1997 г. сорт сои, устойчивый к Конпонр, был признан в США сельскохозяйственным продуктом года. Давно было известно, что бактерия Вас!Пик Йнпн81ена!» продуцирует белок, очень токсичный для многих насекомых, но безвредный для млекопитающих. Это прототоксвн, ряс!цепляющийся в кишечнике насекомых и превраща- Контроль ияг -ь асЬмс няг Ускорение роста осины в результате совместно- го введения генов ияг н асй в сс геном.
Фотография лоосзно орсдосвввяснв Р. К. Са:мсвын и Н. 1!. Рскосдввскоа ющийся в активный токсин !дельта-токсин). Встраивание гена Ы, коднрующего этот токсин, в геном растений позволяет получить растения„не поедаемые насекомыми. С помощью подобных подходов в 1993 г. в США бьши получены сорта хлопка и кукурузы, а также картофель, устойчивый к колорадскому жуку. На рис. 7.80 показаны трансгенные растения осины, которым ввели гены инт из кукурузы и асбгзсс из арабидопсиса, влияиэщие на скорость роста. К настоящему времени показано, что растения могут производить оелки животного происхождения. Встраивание в геном арабидопсиса химерного гена, состоящего из части гена запасного 28-белка арабидопсиса и кодируэощей части для нейропегггнда --- эпкефалина, приводило к синтезу химерного белка в количестве до 200 нг на 1 г семян.
Два структурных белковых домена были связаны последовательностью, узнаваемой трипсином, что давало возможность в дальнейшем легко изолировать чистый энкефалнн. Такие примеры многочисленны. В 1995 !. в США была закончена экспериментальная проверка и получено разрешение федеральных властей на выращивание и коммерческое использование трансгенных растений рапса с измененным составом растительного масла. включающего вместе с обычными 16- и 18-членными жирными кислотами также до 45 'Ъ 12-членной жирной кислоты -- лаури- новой, необходимой для производства стиральных порошков, шампуней„косметики.
Проводятся многочисленные исследования по получению трансгенных растений, накапливающих целлньэозу, крахмал. Выработаны подходы к манипулированию генами, влияющими 204 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА на синтез фитогормонов, скорость роста, устойчивость к вредителям, таким как грибы, бактерии, нематоды, вирусы, а также к абиотическим факторам (засуха, засоленность). Растения становятся продуцентами вакцин, фармакологических белков и антител. Получены и испытывшотся трансгенные растения хлопка с уже окрашенным волокном.
Вообще в мире применение трансгенных растений стремительно расширяется; в 199б г. в США они занимали площадь 3 млн акров !1 акр = 0,404 га)„в 1997 — — 13-15 млн акров, в 1998 г. — — не менее 60 млн акров !Глеба. 19981. 7.11.2.2. Трансгенные животные В 1980 г. группой Дж. Гордона было показано, что гены, инъецированные в пронуклеус оплодотворенного яйца мыши, встраиваются в хромосомы и присутствуют во всех клетках новорожденного мышонка. С этой работы началась эра получения трансгенных животных. Уже в 1985 г. ряд генов был перенесен сельскохозяйственным животным !кроликам, свиньям и овцам). Трансгенные млекопитающие, с одной стороны, являются лучшей моделью для изучения болезней человека, с другой-- успешно используются для производства необходимых человеку биомедицинских препаратов, в частности белков.
В настоящее время исследователи сосредоточились на решении следующих вопросов: 1. Изучение возможности замены у данного вида не столько генов, сколько целых кусков хромосом, используя уже имеющиеся библиотеки на основе Ъ'АС. 2. В онкологии одним из направлений является замена онкогенов, т. е. генов, мутантная экспрессия которых приводит к возникновению рака. 3.
Инсерция генов ростовых гормонов. Показано, что трансгенные особи крупного рогатого скота, имеющие дополнительный ген ростового гормона, значительно быстрее растут. 4. Перенос генов в клетки животных, из которых будут формироваться донорские органы для человека. 7. 11.2.3. Биотехнология микроорганизмов Несмотря на то что человечество занимается биотехнологией микроорганизмов, осознанно или нет, уже много веков, современная мощная технология, связанная с переносом генов„возникла не так давно — примерно с середины 70-х гг.
Началом промышленной генной инженерии принято считать 1980 г., когда в США был выдан первый патент на генно-ин- женерный штамм микроорганизма, способного разлагать нефть. В результате использования генно-инженерных методов изменилось содержание современной промышленной микробиологии в следующих аспектах. !. Существенно повысилась продуктивность микроорганизмов путем введения дополнительных генов, увеличения их числа или активности. 2. В результате введения в микробную клетку новых генов удалось изменить питательные потребности микроорганизмов, т. е.
стало возможно выращивать их на другой среде. 3. Микроорганизмы стали синтезировать несвойственные им вещества. Некоторые белки человека, синтезированные в клетках микроорганизмов, в том числе инсулин, ннтерфероны, интерлейкины, находят терапевтическое применение. Плоды успехов в области биотехнологии пожинают в основном США, на долю которых приходится около б3 "~ производства всех биотехнологических медицинских препаратов, в странах Западной Европы — 25уо, в Японии — 7 'Ъ. 7.11.2.4.
Генная терапия Первая успешная попытка применить гено- терапию в клинической практике была предпринята в 1990 г. в США. Ребенку, страдакэщему тяжелым комбинированным иммунодефицитом, связанным с дефектом гена, кодирующего аденозиндезаминазу, была введена неповрежденная копия гена. Извлеченные у больного клетки !Т-лимфоциты крови) культивировали в пробирке, при помощи ретровирусного вектора вводили неповрежденный ген аденозиндезаминазы и возвращали клетки больному. Другая группа болезней, для которой существуют хорошие перспективы излечения генно-инженерными методами, — лизосомные болезни накопления. На сегодняшний день поддаются излеченшо с помощью трансгенеза уже около 10 болезней человека.
К числу важных практических достижений генной инженерии следует также отнести создание диагностических препаратов. На сегодняшний день в медицинскую практику введено более 200 новых диагностикумов. 7.11.2.5. Применение в криминапистике Для идентификации личности или установления родства используют метод полимеразной цепной реакции !см. разд. 7.4.8). Связано это с тем, что в таких случаях для анализа бывают 205 Глоео ?. СТРУКТУРА ГЕ11А Образцы ДНК разных индивидуумов Старт Чн«ло повторянлннх«я мономерав 1СА) 1О 9 7 б Выявленные аллспн 9;1О а: П1 7; П1 К;1о 7;а я;1о а;я зло б;б Семейная группа Анализ аллельного состояния покуса ТОО! 1Янковскнй, 19991, Внизу представлена семейная группа, выявленная в результате анализа аллельного состояния полньюрфных покусов доступными лишь незначительные количества ДНК, часто всего несколько пикограммов.
Удобным для анализа является наличие аллелей по конкретному гену„различающихся длиной ДНК. Например, ген амелогенина имеет два аллельных состояния, причем тот аллель, который локализован в у-хромосоме, на 6 пн длиннее того. что в Х-хромосоме. Эти различия легко выявить при электрофорезе и таким образом определить пол носителя данного образца ДНК (см. рис. 7.27). Для установления степени генетического родства используют гены, имеющие множественные аллели, при этом ДНК каждого аллеля отличается по длине от других.
Например, ген Т1!1)1 у человека содержит многократно повторяющуюся последовательность динуклеотидов — — короткий тандемный повтор цитозинаденин. Существуют пять аллелей гена, содержащих от 5 до 1О копий этого дииуклеотида: (СА)„1СЛ)„(СА),.....1СЛ) „,. Они легко различаются по длине ПЦР-фрагментов, выявляемых в геле после электрофореза 1рис. 7.81). На фореграммах обычно видно по две фракции у гетерозигот и по одной у гомозигот. У ребенка один фрагмент по размеру совпадает с одним из фрагментов матери, а второй — с одним из фрагментов отца.
Если у двух индивидов не выявляются одинаковые полосы, то их родство по вертикали исключено, а если одинаковые полосы присутствуют, то родство возможно. Например„по данным анализа, представленным на рис. 7.81, мы видим, что индивид 3 1его принадлежность к мужскому полу была установлена раньше в независимом исследовании) несет аллели 1СА), и 1СЛ)„и что эти вплели отсутствуют у индивидов 7, 8 и 9.
Следовательно, индивид 3 не может быть их отцом или сыном, так как у детей должен присутствовать какой-либо из аллелей родителя. В то же время индивид 3 может быть либо отцом, либо сыном индивидов 1, 2, 4, 5 или б. Аналогичным образом можно проанализировать семейные отношения индивидов-женщин и в итоге выстроить схему возможных родственных связей в данной группе 1см. рис. 7.81). Для анализа семейных отношений часто используют молекулярные маркеры в митохоидриальной ДНК. Дело в том, что при оплодотворении цнтоплазма сперматозоида, содержащая митохондрии, не попадает внутрь яйцеклетки.
Зигота получает митохондрии только из клеток матери. Последовательность нуклеотидов митохондриальной ДНК идентична у лиц, восходящих к общему предку по материнской линии. 206 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Принцесса Алиса— дочь королевы Виктории Царица Александра Николай Н Принц Филипп, герцог Эдинбургский Материнская генеалогическая ветвь императрицы Александры Федоровны !'Янковский, 1999). Линни родственников.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
