Учебное пособие Якупов Т. Р. Молекулярная биотехнология Биоинженерия Казань 2016



страница5/7
Дата02.06.2018
Размер4,31 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

Конструирование рекомбинантных ДНК

Под рекомбинантными понимают ДНК, образованные объединением in vitro двух или более фрагментов ДНК, выделенных из различных биологических источников.

Как известно, фрагменты ДНК, в том числе и фрагменты содержащие гены, получают в основном с использованием рестриктаз. Рестриктазы могут образовывать фрагменты как с тупыми, так и с липкими концами. Сшивка фрагментов ДНК возможна тремя основными методами, зависящими от того, какие концы имеют фрагменты сшиваемых ДНК:

1) сшивка по одноименным "липким" концам (рестриктазно лигазный метод);

2) сшивка по "тупым" концам (коннекторный метод);

3) сшивка фрагментов с разноименными липкими концами.



1. Сшивка по одноименным "липким" концам

(рестриктазно лигазный метод).

Этот метод является самым распространенным и популярным. Впервые этим способом гибридная ДНК была получена С. Коэном в 1973 году. Суть метода состоит в следующем:

1. Рестриктазой класса II разрезают молекулу ДНК на фрагменты с липкими (комплементарными) концами.

2. Препараты различных молекул ДНК, гидролизованных одной и той же рестриктазой, смешивают, при этом липкие концы разных фракций соединяются водородными связями по принципу комплементарности азотистых оснований.



3. С помощью ДНК-лигазы происходит ковалентное связывание фрагментов ДНК. По такой схеме могут быть соединены ковалентно in vitro два и более фрагментов, полученных при гидролизе молекулы ДНК одной и той же рестриктазой.

Рис. 19. Схема рестриктазно-лигазного метода



2. Сшивка по "тупым" концам (коннекторный метод)

Липкие концы не абсолютно необходимы для связывания фрагментов ДНК. Тупые концы также могут быть соединены за счет действия ДНК-лигазы. Однако, в этом случае реакция лигирования имеет свои особенности и ее эффективность ниже, чем при сшивке по липким концам. Впервые такие эксперименты были выполнены в 1972 году П.Бергом в Стенфордском университете. В данной технологии используют фермент - трансферазу из тимуса теленка, которая присоединяет нуклеотиды к 3' - концам цепей ДНК. Если к 3'-концам одного из рекомбинируемых in vitro фрагментов ДНК с помощью концевой дезоксинуклеотидилтрансферазы достроить одноцепочечные олиго (dA)-сегменты определенной длины, а к концам другого фрагмента — олиго (dT)-сегменты примерно такой же длины, то при смешении полученных таким образом фрагментов происходит спаривание за счет образования водородных связей между олиго (dА)- и олигo (dT) -последовательностями (рис. 20). Для ковалентного соединения двух фрагментов используется ДНК-лигаза. Эти процедуры составляют основу для второго общего метода получения рекомбинантных молекул ДНК.



Рис. 20. Схема коннекторного метода.

Поскольку можно формировать достаточно длинные взаимокомплементарные одноцепочечные концы, гибридные молекулы образуются с высокой эффективностью. В частности, поэтому при клонировании ДНК-копий матричных РНК, которые доступны в ограниченных количествах, обычно используют коннекторный метод.

Одним из основных недостатков метода является то, что встраиваемые участки ААААА и ТТТТТ могут влиять на функции соединяемых молекул и поэтому всегда, когда только возможно, для получения рекомбинантных молекул ДНК пользуются липкими концами, образовавшимися в результате действия рестриктаз.



3. Сшивка фрагментов с разноименными липкими концами

В ситуации, когда необходимо сшить фрагменты, образованные разными эндонуклеазами рестрикции, и имеющие разные, то есть некомплементарные друг другу липкие концы, применяют так называемые линкеры (или "переходники"). Линкеры - это химически синтезированные олигонуклеотиды, представляющие собой сайты рестрикции или их комбинацию. Впервые эту идею предложил Шеллер с сотрудниками в 1977 году.



Рис.21. Сшивка фрагментов с разноименными липкими концами

Существуют большие наборы таких генных "переходников". Естественно, что при использовании линкеров должна учитываться необходимость соблюдения правил экспрессии генетической информации. Часто в середину линкера помещают какой-либо регуляторный генетический элемент, например, промотор или участок, связанный с рибосомой. В этом случае линкеры обеспечивают не только объединение генов, но и обуславливают их экспрессию. Существуют линкеры "тупой конец - липкий конец".

При необходимости липкие концы можно превратить в тупые. Это достигается либо отщеплением липких концов с помощью фермента - эндонуклеазы S1, которая разрушает только одноцепочечную ДНК, либо липкие концы "застраивают", то есть с помощью ДНК-полимеразы I на однонитевых липких концах синтезируют вторую нить.

После получения векторной конструкции исследователю необходимо обеспечить «доставку» гена в составе вектора в геном клетки.

Введение рекомбинантных молекул в клетки.

Процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК или её участка из среды и встраивания её в геном, т.е. генетическая модификация клетки, называется – трансформация. В природе широко распространены естественные способы трансформации генома клетки, например:

- трансдукция – перенос бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагами;

- конъюгация – однонаправленный перенос части генетического материала при непосредственном контакте двух бактериальных клеток;

- транспозиция – перемещение определенных генетических элементов (транспозонов) из одного места на хромосоме в другое.

Введение рекомбинантной ДНК в клетку хозяина проводится различными методами, обладающими различной эффективностью.

1. Микроинъекция. При помощи тончайшей стеклянной трубочки и микроманипулятора в ядро клетки можно ввести векторную ДНК с включенным в нее трансгеном. Число молекул ДНК, вводимых за одну инъекцию, может составлять от 100 до 300 000.

2. Электропорация. Под действием импульсов электрического тока высокого напряжения обратимо увеличивается проницаемость мембран. В результате через образующиеся на короткое время в мембране микропоры ДНК из окружающей среды проникает в клетку.

3. Трансфекция. Вектор обрабатывают ионом кальция. Образующиеся нанокомплексы ионов и вектора проникают в клетку путем пиноцитоза. Метод применяют для внедрения трансгенов в эукариотические клетки.

4. Упаковка в липосомы. Липосомы – сферические образования, покрытые фосфолипидами и содержащие внутри вектор, способные проникать в клетку вследствие их растворения в липидах плазмалеммы.

5. Бомбардирование микрочастицами. Это один из самых эффективных методов трансформации растений. Для внедрения используют незрелые зародыши семян, которые бомбардируют частицами золота или вольфрама, на которые наносится покрытие из вектора. Этими частицами заряжают «генные пушки», после выстрелов из которых частицы проникают в клетки. Клетки в направлении выстрела чаще всего гибнут, в то время как в зоне 0,6-1см от центра находятся наиболее удачно трансформированные клетки. Частицы могут проникать на глубину 2-3 клеточных слоев. Удивительную по простоте и дешевизне конструкцию «генной пушки» предложил отечественный ученый Р.К. Салаев.

6. Инфекция вирусом.

В заключении проводят идентификацию клеток, содержащих рекомбинантную ДНК, и их отбор или селекцию. В основном осуществляется на селективной среде по маркерным генам. Наиболее широко в качестве маркера используются гены устойчивости к антибиотикам. Если в векторной молекуле содержится ген устойчивости к какому-либо антибиотику то соответственно трансформированные клетки будут устойчивы только к этому антибиотику. По этому признаку их отбирают.

7. Генноинженерные продукты.

Рекомбинантный штамм микроорганизма в процессе культирования синтезирует не свойственный ему продукт, кодируемый встроенным чужероным геном (например, инсулин, интерферон). В настоящее время получены сотни рекомбинантных штаммов бактерий, дрожжей, вирусов, способных продуцировать разнообразные биологически активные вещества: антигены, антитела, ферменты, гормоны, иммуномодуляторы и др. Разработаны технологии получения сотен медицинских препаратов на основе генетической инженерии. Многие из них внедрены в практику и применяются в медицине. Это гормоны (инсулин и гормон роста человека), антикоагулянты и тромболитики (тканевой активатор плазминогена, факторы VIII и IX), вакцины («дрожжевая» вакцина против гепатита В), иммуномодуляторы (интерфероны и интерлейкины) ферменты (уреаза), диагностические препараты (на ВИЧ-инфекцию, на вирусные гепатиты и др.), моноклональные антитела, колониестимулирующие факторы (макрофагальный, гранулоцитарный и др.), а также многие биологически активные пептиды.

Применение генетической инженерии в биотехнологии всегда эффективно, когда нужное вещество невозможно получить другим способом и когда она более безопасна для человека и окружающей среды. Например, антигены для создания вакцин против некультивируемых микроорганизмов (плазмодий малярии, возбудитель сифилиса) можно получить только генно-инженерным способом. Генно-инженерный интерферон превосходит по активности интерферон, полученный из лейкоцитов крови, и значительно дешевле последнего. Приготовление препаратов из антигенов возбудителей особо опасных инфекций (чума, холера) можно заменить биосинтезом их рекомбинантными штаммами непатогенных бактерий.

Метод генетической инженерии находит все большее применение в биологии и медицине, за ним большое будущее. Этот метод позволит получать новые эффективные лекарственные препараты, принципиально новые поливалентные живые (векторные) вакцины, регуляторные белки, осуществить генодиагностику и генотерапию.

Биотехнологическое направление сегодня является одним из самых перспективных в области создания высокоэффективных лекарств, воздействующих на организм намного точнее и эффективнее, чем традиционные химические средства. Уже сейчас сконструированы лекарства, способные бороться с такими ранее неизлечимыми недугами, как СПИД, гепатиты, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, и др. Ежегодно в мире продается более чем на 30 млрд. долл. США препаратов, полученных при помощи биотехнологии: лекарств, вакцин, диагностикумов, лидерами продаж среди которых являются препараты эритропоэтина, гранулоцитарного колониестимулирующего фактора и инсулина.   

В зависимости от биологического действия их натуральных прототипов рекомбинантные препараты можно разделить на следующие основные группы:


1. Цитокины:

   а) Интерфероны

   б) Интерлейкины

   в) Факторы роста клеток костного мозга:

2.Гормоны
3.Факторы свертывания крови
4.Ферменты
5. Вакцины

Близко к рекомбинантным препаратам по методу получения и по характеру биологического действия стоят также моноклональные антитела. 

Цитокины представляют собой группу полипептидных медиаторов, участвующих в формировании и регуляции защитных реакций организма. Известно более 100 индивидуальных веществ, относящихся к семейству цитокинов. Гены большинства цитокинов клонированы и получены рекомбинантные аналоги, полностью повторяющие биологические свойства природных молекул, многие их которых применяются в медицине.

Интерфероны - защитные вещества белковой природы, которые вырабатываются клетками в ответ на проникновение вирусов. Выделено три типа интерферонов человека: альфа- бета- и гамма. Интерфероны проявляют свое действие, связываясь в клетках организма со специфическими рецепторами, что в свою очередь ведет к синтезу клетками около тридцати протеинов, благодаря которым и реализуются основные эффекты интерферонов, а именно: противовирусный, противомикробный, противоопухолевый, иммуномодулирующий идр.

Рекомбинантный α-интерферон был первым препаратом, полученными генно-инженерным методом в США в 1984 г. В России из рекомбинантных препаратов именно интерфероны нашли наиболее широкое применение. Препараты интерферонов применяются в первую очередь при вирусных инфекциях, среди которых наиболее изучены острые и хронические вирусные гепатиты, герпетические поражения, грипп, ОРВИ и др.

Интерлейкины - биологически активные вещества, вырабатывающиеся лейкоцитами и являющиеся посредниками в межклеточных взаимодействиях. Интерлейкины являются главными участниками развития иммунного ответа на внедрение микроорганизмов, формирования воспалительной реакции, осуществления противоопухолевого иммунитета и др. В области синтеза интерлейкинов у России есть существенные достижения. Освоен выпуск нескольких рекомбинантных препаратов на основе интерлейкин-1 человека (ИЛ-1) и интерлейкин-2 человека (ИЛ-2).

Одно из главных свойств ИЛ-1, заключается в его способности одновременно стимулировать функции и увеличивать число лейкоцитов. Основным показанием к применению является токсическая лейкопения II-IV степени, возникающая на фоне химио- и радиотерапии злокачественных опухолей. В качестве иммуностимулятора используется для устранения иммунодепрессии после тяжелых травм, обширных хирургических вмешательств, а также при гнойно-септических и гнойно-деструктивных процессах, хронических септических состояниях.    

Интерлейкин-2 (ИЛ-2), продуцируется в организме человека Т-лимфоцитами хелперами и выполняет ключевую роль в процессе инициации и развития иммунного ответа. Препарат стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов, активирует их, в результате чего они становятся цитотоксическими, киллерными клетками. ИЛ-2 усиливает образование иммуноглобулинов В-клетками, активизирует функцию моноцитов и тканевых макрофагов. В целом, ИЛ-2 обладает иммуномодулирующим действием, направленным на усиление противобактериального, противовирусного, противогрибкового и противоопухолевого иммунного ответа.

Ежедневно в организме человека образуется более 200 миллиардов клеток крови. Этот процесс находится по тонким контролем различных механизмов, одним из которых является система факторов роста клеток костного мозга. Факторы роста миелоидных клеток костного мозга в организме продуцируются различными типами клеток: фибробластами, эндотелиальными клетками, макрофагами, Т-лимфоцитами. Четыре ростовых факторов в настоящее время производятся генно-инженерным методом:

1. Колониестимулирующие факторы - факторы роста лейкоцитарного ростка костного мозга, гормоны стимулирующие образование моноцитов и нейтрофилов в костном мозге (грамостим, филграстим, ленограстим).

2. Фактор роста эритроидного ростка костного мозга, факторы эритропоэза (эритропоэтин или эпотин).

Гормональные рекомбинантные препараты представлены в первую очередь рекомбинантными человеческими инсулинами. В России зарегистрировано около сорока рекомбинантных инсулинов.

Из других рекомбинантных гормональных препаратов на российском рынке хотя и присутствуют человеческий гормон роста – соматотропин и фолликулостимулирующий гормон, Российских аналогов этих гормона в настоящее время нет.

Тканевые активаторы плазминогена относится к числу наиболее перспективных лекарственных средств для предотвращения и лечения ишемических поражений - инфаркта миокарда и инсульта коры головного мозга. Рекомбинантные тканевые активаторы плазминогена представлены и двумя российскими препаратами – пуролаза и гемаза, действующим веществом которых является проурокиназа. Проурокиназа человека катализирует превращение плазминогена в плазмин - сериновую протеазу, способную лизировать фибриновые сгустки, и обладает высокой специфичностью действия, так как активизирует плазминоген преимущественно в области тромба, что снижает риск возникновения возможных кровотечений и геморрагий.

Разработана технология производства рекомбинантной супероксиддисмутазы. Как у нас в стране, так и за рубежом получена эффективная рекомбинантная вакцина против гепатита В.

8. Генетическая инженерия растений.

Первые трансгенные растения (растения табака со встроенными генами из микроорганизмов) были получены в 1983 г. После прохождения всех необходимых тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность и т.д. первые трансгенные продукты появились в продаже в США в 1994 г. Это были томаты с замедленным созреванием, а также гербицид-устойчивая соя. В настоящее время получением и испытанием генетически модифицированных растений занимаются сотни коммерческих фирм во всем мире с совокупным капиталом более ста миллиардов долларов. Генно-инженерная биотехнология растений уже стала важной отраслью производства продовольствия и других полезных продуктов.

Нынешний этап развития генетической инженерии растений получил название "метаболическая инженерия". Главным образом, это из-за т го, что при этом ставится задача не столько улучшить те или иные имеющиеся качества растения, как при традиционной селекции, сколько научить растение производить совершенно новые соединения, используемые в медицине, химическом производстве и других областях. Этими соединениями могут быть, например, особые жирные кислоты, полезные белки с высоким содержанием незаменимых аминокислот, модифицированные полисахариды, съедобные вакцины, антитела, интерфероны и другие "лекарственные" белки, а также новые полимеры, не засоряющие окружающую среду и многое другое.

Генно-инженерные методы позволяют решать ряд важных задач по повышению устойчивости новых форм, линий, сортов и гибридов сельскохозяйственных растений к различным патогенам и сокращению продолжительности выведения новых сортов.

Генетическая инженерия растений, как и в целом генная инженерия, состоит из следующих основных этапов:

- выбор гена и его клонирование;

- подбор генотипа растения – реципиента;

- введение гена и его экспрессия в геноме растения-реципиента;

- регенерация трансформированных клеток и отбор трансгенных растений.

Важным преимуществом растений по сравнению с животными является возможность получения целого растения из одной клетки - тотипотентность.

Тотипотентность (англ. totipotency) — способность клетки путем деления дать начало любому клеточному типу организма. Свойство соматических клеток растений полностью реализовывать свою наследственную программу онтогенетического развития при определенных условиях выращивания вплоть до образования взрослых растений и семян.

Одной из основных проблем при получении трансгенных растений является способ введения чужеродных генов в хромосомы растений, т.е. трансформация растительных клеток.

Генетическая конструкция, вводимая в растительную клетку, обычно включает: белок-кодирующую структурную последовательность, сигнальные элементы трансляции и транскрипции, а также маркерные гены.

Ввести чужеродную ДНК в растения можно различными способами. Для двудольных растений существует естественный вектор для горизонтального переноса генов - плазмиды агробактерий. Что касается однодольных, хотя и в последние годы достигнуты определенные успехи в их трансформации агробактериальными векторами, все же подобный путь трансформации встречает существенные затруднения.



Трансформация растений с помощью агробактерий

Известно, что некоторые виды почвенных бактерий (Agrobacteria) могут заражать двудольные растения и вызвать при этом образование специфических опухолей. Опухолевые клетки синтезируют необычные для растения аминокислоты – опины (производные аргинина), которые используются агробактериями в качестве источника азота и углерода. Таким образом, при заражении растений агробактериями происходит перестройка метаболизма трансформированных растительных клеток и они начинают синтезировать соединения, необходимые только для бактерий.

В процессе трансформации клеточная стенка растения повреждается под действием пектолитических ферментов бактерий и обеспечивается плотный контакт бактерий с плазмалеммой растительной клетки. В результате этого контакта ДНК бактерий переносится в растительную клетку.

Наиболее изученными и широко применяемыми являются 2 вида агробактерий. Первый - Agrobacterium tumefacienes, второй – Agrobacterium rhizogenes.



A. tumefaciens способен индуцировать у растений образование опухолей типа "корончатого галла", что связано с наличием у них Ti-плазмиды (tumer inducing), часть которой встраивается в хромосомы клеток растений.

Рис. 22. Интеграция Т-ДНК в хромосому растений и образование опухоли (по Э.С. Пирузян) (корончатого галла).

A. rhizogenes - вызывает заболевание, именуемое "бородатый корень", при котором в зоне повреждения корня образуется масса новых корешков и связано это явление Ri – плазмидой (root inducing).

Подробная информация о структуре плазмид Agrobacterium получена путем их рестрикционного или физического картирования. Плазмиды - кольцевые молекулы ДНК, длиной около 200 т.п.н. В бактериальных клетках они способны реплицироваться автономно.



Изучая механизма трансформации выявлено, что ни агробактерия, ни плазмида сама не входит в растительную клетку. Переносится в клетку и встраивается в геном только часть плазмиды, которая называется Т-ДНК (трансформирующая ДНК). Длина – около 23т.п.н. Кроме Т-ДНК в плазмидах имеются область, кодирующая функцию конъюгации (Tra), область репликации (OriV) и область вирулентности (Vir). Последовательности Ti-плазмиды, фланкирующие Т-ДНК (пограничные или концевые области), играют важную роль в интеграции в растительный геном и содержат повторы по 24 - 25 п. н.

Рис. 23. Структура Ti-плазмид.

Учитывая важную роль концевой области в переносе Т-ДНК, можно предположить, что любой сегмент ДНК, встроенный между этими концами, может быть перенесен в растения как часть Т-ДНК. Плазмиды модифицируют таким образом, чтобы удалить все онкогенные последовательности, а на их место встроить чужеродную ДНК. В результате плазмида теряет свои онкогенные свойства, неонкогенные Т-ДНК, присутствующие в растениях - регенерантах, передаются согласно законам Менделя.

Разработаны два метода для введения Ti-плазмидных последовательностей, содержащих нужный ген, в растение.

Первый метод — метод «промежуточных векторов» (коинтегративных векторов) — основан на использовании плазмиды кишечной палочки pBR 322. Т-ДНК вырезают из Ti-плазмиды с помощью рестриктаз и встраивают в плазмиду pBR 322 для клонирования в Е. соli. В клонированную Т-ДНК с использованием рестриктаз встраивают нужный ген, полученную рекомбинантную молекулу снова размножают в большом количестве, то есть клонируют в кишечной палочке. Затем с помощью конъюгации вводят в клетки агробактерии, несущие полную Ti-плазмиду.

Второй метод основан на создании системы бинарных (двойных) векторов. Последние исследования показали, что для заражения и трансформации не нужна целая Ti-плазмида, а достаточны только пограничные области Т-ДНК и один участок Ti-плазмиды, ответственный за вирулентность. Причем эти два участка ДНК не обязательно должны находиться в одной и той же плазмиде. Если клетки агробактерий содержат Ti-плазмиду с сегментом vir и другую плазмиду с Т-ДНК, эти бактерии могут трансформировать клетки растений. При этом Т-ДНК с любыми встроенными в нее генами интегрирует с геномом растения, для этого не нужна гомологичная рекомбинация в бактериальных клетках.

Для трансформации растений достаточно широко используются также векторы на основе ДНК-содержащих вирусов. Наиболее перспективным является вирус мозаики белой капусты, поражающий в основном растения семейства капустных. Вирион имеет диаметр около 50 нм., содержащий кольцевую ДНК длиной 8000 нм. Небольшой размер генома позволяет манипулировать in vitro вирусной ДНК как бактериальной плазмидой и затем вводить ее в растения путем втирания в листья, при этом происходит инфицирование всех клеток, т.к. вирус размножается быстро и передается от клетки к клетке.

Преимуществом векторных систем на основе вирусов являются малый размер генома, высокая концентрация вирусной ДНК в клетках растений (до 50 000 на клетку), наличие сильных промоторов, которые обеспечивают эффективную экспрессию чужеродных генов.



Рис. 24. Схема получения трансгенных растений: а) методом биобалластики, б) кокультивацией с агробактерией.

Для трансформации устойчивых к агробактериям растений разработаны приемы прямого физического переноса ДНК в клетку, многие из которых взяты из практики работы с клетками бактерий или животных. Эти методы достаточно разнообразны, они включают: бомбардировку микрочастицами или баллистический метод; электропорацию; обработку полиэтиленгликолем; перенос ДНК в составе липосом и др.

Наиболее продуктивным и чаще всего используемым является метод бомбардировки микрочастицами. При достаточной скорости эти частицы могут непосредственно проникать в ядро, что сильно повышает эффективность трансформации. Этим же методом можно, впрочем, трансформировать и другие ДНК-содержащие клеточные органеллы - хлоропласты и митохондрии.

В последнее время успешно используется также комбинированный метод трансформации, названный агролистическим. При этом чужеродная ДНК вводится в ткани каким-либо физическим методом, например, баллистическим. Вводимая ДНК включает как Т-ДНК, вектор с целевым и маркерным геном, так и агробактериальные гены вирулентности, поставленные под эукариотический промотор. Временная экспрессия генов вирулентности в растительной клетке приводит к синтезу белков, которые позволяют правильно вырезать Т-ДНК из плазмиды и встраивать ее в хозяйский геном, как и при обычной агробактериальной трансформации.

После проведения тем или иным способом трансформации растительной ткани ее помещают in vitro на специальную среду с фитогормонами, способствующую размножению клеток. Среда обычно содержит селективный агент, в отношении которого трансгенные, но не контрольные клетки приобретают устойчивость. Регенерация чаще всего проходит через стадию каллуса, после чего при правильном подборе сред начинается органогенез (побегообразование). Сформированные побеги переносят на среду укоренения, часто также содержащую селективный агент для более строгого отбора трансгенных особей.

В последние годы ученые используют новый подход для получения трансгенных растений с "antisense RNA" (перевернутой или антисмысловой РНК), который позволяет управлять работой интересуемого гена. В этом случае при конструировании вектора копию ДНК (к-ДНК) встраиваемого гена переворачивают на 180°. В результате в трансгенном растении образуется нормальная молекула мРНК и перевернутая, которая в силу комплементарности нормальной мРНК образует с ней комплекс и закодированный белок не синтезируется.

Такой подход использован для получения трансгенных растений томатов с улучшенным качеством плодов. Вектор включал к-ДНК гена PG, контролирующего синтез полигалактуроназы - фермента, участвующего в разрушении пектина, основного компонента межклеточного пространства растительных тканей. Продукт гена PG синтезируется в период созревания плодов томатов, а увеличение его количества приводит к тому, что томаты становятся более мягкими, что значительно сокращает срок их хранения. Отключение этого гена в трансгенах позволило получить растения томатов с новыми свойствами плодов, которые не только значительно дольше сохранялись, но и сами растения были более устойчивы к грибным заболеваниям.

Cтратегия антисмысловых конструкций широко применима для модификации экспрессии генов. Эта стратегия используется не только для получения растений с новыми качествами, но и для фундаментальных исследований в генетике растений.
9. Генетически модифицированные продукты.

Методы контроля ГМО

Первые трансгенные продукты начали производиться американской бывшей военной компанией Монсанто в конце 80-х годов. Казалось бы открытие генно-модифицированных организмов (ГМО) это важнейший шаг в деле победы человека над природой. Ведь возможность создания новых организмов с таким набором генов, который никогда ранее не встречался в природе, позволяют ученым «производить» новые виды животных и растений в лабораторных условиях, т.е. взять процесс эволюции фактически под свой контроль. Однако, с момента появления и за все время существования, проблема генно-модифицированных организмов не перестает тревожить умы, как ученых, так и простых обывателей. Это связано с тем, что их воздействие на организм человека мало изучено.

Огромное количество людей на планете ежедневно употребляют в пищу продукты, содержащие ГМО. Но до сих пор нет однозначного ответа на вопрос: безопасны ли такие продукты? Каково влияние ГМО на организм человека?

Существуют как сторонники, так и противники ГМО. И каждый предлагает свои доводы в защиту собственной теории.

Защитники трансгенных организмов замалчивают влияние ГМО на людей и животных и провозглашают эти продукты как уникальное спасение всего человечества от голода. Ведь население планеты продолжает увеличиваться, а имеющиеся ресурсы уже не способны покрыть все возрастающие потребности людей в еде. Следовательно, необходимо в несколько раз увеличить объемы производства продуктов питания, в частности сельскохозяйственной продукции. Несомненно, генетически модифицированные организмы обладают рядом преимуществ перед естественно-природных. Это и высокая урожайность, и повышенная морозо- и засухоустойчивость, и способность противостоять многим болезням и вредителям и др.

В свою очередь специалисты-противники ГМО приводят данные исследований, подтверждающих негативное влияние ГМО как на человека, так и в целом на окружающую среду. В многочисленных докладах говорится о том ощутимом вреде, который наносят ГМ-продукты здоровью человека. В частности возможно возникновение аллергических реакций, угнетение иммунной системы человека. Могут быть выявлены различные расстройства обмена веществ.

Все последствия распространения ГМО не может предугадать никто. Длительных исследований по определению безопасности потребления генетически-модифицированных продуктов на организм человека не проводились. Ведь с момента открытия ГМО прошло немногим более 20-ти лет. Этого срока недостаточно, чтобы сформулировать окончательные выводы. Поэтому нельзя с точностью утверждать, как о каком-либо отрицательном влиянии ГМО на организм человека, так и о том, что такие продукты благотворно отражаются на нашем здоровье. В любом случае, потребители должны знать, содержатся или нет в продуктах трансгены и каждый должен решать для себя сам – употреблять или нет такого продукта.

Опасность ГМО может быть обусловлена несколькими причинами. Во-первых, большое значение имеет, какие именно гены встраиваются. В процессе внедрения гены могут как сами мутировать, так и оказывать негативное воздействие на геном организма-хозяина.

Во-вторых, в результате активности внедренных генов могут образовываться неизвестные токсичные белки, вызывающие токсикозы или аллергию у человека и животных. К тому же растения могут аккумулировать гербициды и пестициды, к которым они устойчивы.

В третьих, особое внимание надо обратить на сами способы встраивания гена, которые еще несовершенны и не гарантируют безопасности растений, созданных с их помощью. Дело в том, что для встраивания гена используют вирусы, транспозоны или плазмиды, способные проникнуть в клетку организма и затем использовать клеточные ресурсы для создания множества собственных копий или внедриться в клеточный геном (как и «выпрыгнуть» из него).




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница