ГЕНЕТИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ

(генна інженерія), створення за допомогою биохим. і (або) хім. синтезу генетич. структур, здатних розмножуватися і діяти в клітці-хазяїні, змінювати її генетич. програму і синтезувати необхідні продукти, зазвичай білки. Виникла в 1972, коли була отримана перша така структура. Будучи новим етапом розвитку молекулярної генетики, Г. і. використовує досягнення мікробіології, біохімії, біоорг. хімії і молекулярної біології.

Уявлення про те, що носієм генетичної. інформації є ДНК, виникло ще в 1944. Було відомо також, що ген являє собою відрізок ДНК, що кодує певний білок, і що передача спадщин. інформації між поколіннями відбувається за допомогою подвоєння молекул ДНК. Але будь-яких маніпуляцій перешкоджала величезна молекулярна маса ДНК, яка становить мільйони і мільярди на клітку, і неможливість отримувати хімічно однорідні невеликі її фрагменти. Положення змінилося, коли вдалося виявити і виділити два роду ферментів: 1) рестріктірующіе ендонуклеази (рестріктази) - вони розсікають молекули ДНК в межах чітко визначених нуклеотиднихпослідовностей; їх описано ок. 400, наиб. споживані рестріктази Eco RI, Hind III, Bam HI, Pst I, Sal I і ін. 2) ДНК-лігази (перш за все фермент кишкової палички, індукований бактериофагом Т4), к-які зшивають дволанцюжкові фрагменти ДНК, відновлюючи межнуклеотидной зв'язку в місцях одиничних розривів.За допомогою цих ферментів отримують зручні для генетич. операцій фрагменти ДНК і з'єднують їх в єдине ціле. Для такого об'єднання байдуже походження ДНК (хімічно у всіх істот вона однакова), між тим в природі об'єднанню генетич. інформації неспоріднених істот перешкоджають разл. міжвидові бар'єри.

Кінцевий продукт генетич. маніпуляцій (рекомбінантні молекули ДНК) складається з двох компонентів: досліджуваного полінуклеотидні фрагмента (зазвичай структурного гена) і вектора. У послідовності нуклеотидів гена закодована послідовність амінокислот білка. Ген м. Б. виділено з прир. джерела за допомогою рестриктаз, отриманий спец. методом за допомогою ферменту зворотної транскриптази або ж синтезований хімічно. Однак структурні гени як такі позбавлені регуляторних генетич. елементів і самі по собі не можуть функціонувати в клітці-хазяїні, т. е. множитися в числі і забезпечувати синтез білка. Функціональний компонент рекомбінантної ДНК-вектор, т. Е. Спеціально сконструйована молекула, яка містить регуляторні ділянки, а саме: початок реплікації ДНК, генетич. маркери, необхідні для селекції, і ін. елементи, потрібні для складного процесу реалізації генетичної. інформації. Більшість векторів отримано на основі плазмід (невеликих кільцевих молекул ДНК бактерій), фагів лямбда і М13, вірусів SV40 і поліоми (для тварин клітин), плазміди Ti з Agrobacterium tumefaciens (для клітин рослин), двухмікронной плазміди пекарських дріжджів. Найпоширеніший бактеріальний вектор-плазміда Рвн 322 (мол. М. 2, 6 * 10 6 , маркери - резистентність до антибіотиків ампіциліну і тетрацикліну, поодинокі місця розщеплення для рестриктаз Eco RI, Bam HI, Hind III, Pst I, Sal I).Структурний ген, вирізаний з к. -л. ДНК за допомогою певної рестріктази або комбінації рестриктаз, з'єднують дією лігази з обраним вектором і отримують кольцевидную рекомбинантную молекулу ДНК. Її вводять в клітину-господаря: це бактерії (кишкова, сінна паличка і ін.), Дріжджові, тварини або ростить. клітини. Потім проводять селекцію -відбір клітин, що містять рекомбінантні ДНК, і отримують клон, т. Е. Клітини, однорідні за своїми генетич. і іншим характеристикам. Розмноженням такого клону можна отримати потрібну кількість однорідного генетич. матеріалу і, при бажанні, кінцевого продукту-білка.

Г. і. стала основою розвитку молекулярної генетики. Завдяки можливості клонування чужорідних генів в бактеріях, тварин і ростить. клітинах (виділені клони мн. генів: Хвороби, гістонів, інтерферону і гормонів людини і тварин і т. п.), Г. і. має прикладне значення. Вона становить, поряд з клітинної інженерії, основу суч. біотехнології. За допомогою методів Г. і. отримані мн. нові, іноді несподівані дані, відкрито, напр. , Мозаїчну будову генів у вищих організмів, вивчені транспозони бактерій і мобільні дисперговані елементи вищих організмів, відкриті онкогени і т. П. (Див. Мігруючі генетичні елементи).

Літ. : Генетична інженерія, під ред. А. А. Баєва, ч. 1-2, М., 1979-80 (Підсумки науки і техніки. Сер. Молекулярна біологія, т. 12); "Ж. Всес. Хім. О-ва ім. Д. І. Менделєєва ", 1984, т. 29, № 2; МаніатісТ. , ФрічЕ. , СембрукДж. , Методи генетичної інженерії. Молекулярне клонування, пров. з англ. , МД 1984., А. А. Баєв.

Хімічна енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія. Під ред. І. Л. Кнунянц. 1988.