Современная генетика
rezolvabile chiar ast?zi, altele ?in de domeniul fantasticii, dar progresul
tehnico-?tiin?ific, precum s-a dovedit de nenum?rate ori, apropie de
realizare chiar cele mai fantastice planuri.
Direc?iile ?tiin?ifice fundamentale, care au fost elaborate relativ nu
demult оn acest domeniu de cercet?tori, sunt ingineria celular?, ingineria
cromozomic? ?i ingineria genic?. Ele pot fi, pe drept cuvвnt, numite c?i
magistrale ale ingineriei genetice.
Ingineria celular? are scopul de a ob?ine unele plante оntregi din
protopla?ti izola?i, sau, precum le numesc savan?ii, «plante din eprubet?»;
cultivarea celulelor vegetale оntr-un mediu nutritiv artificial, pentru
ob?inerea оn mod accelerat a unui volum mare de mas? biologic? din care se
vor extrage ulterior variate substan?e biologice active; cultivarea оn
comun a protopla?tilor («celulelor goale») pentru a se ob?ine a?a-zi?ii
hibrizi asexua?i sau somatici, care оmbin? caractere de valoare ale
diferitelor specii, genuri ?i chiar familii de plante.
Ingineria celular?, fiind aplicat? la animale, ar permite utilizarea
celulelor sexuale ?i somatice (corporale), precum ?i a zigo?ilor (ovulii
fecunda?i) ?i germenilor precoci ai unor reproduc?tori ce se disting prin
indicii lor geneticii, pentru accelerarea procesului de ob?inere a unor
rase de mare randament.
Ingineria cromozomic? о?i propune transferarea unor cromozomi de la unele
specii de organisme la altele pentru a le transmite noi tr?s?turi utile.
Aceasta se mai ocup? ?i de metodele de ob?inere a hibrizilor dep?rta?i
fecunzi de plante ?i chiar de ob?inerea unor specii noi prin m?rirea оn
celulele lor a garniturilor de cromozomi.
Ingineria genic? este calea magistral?, prospectul central al ingineriei
genetice, deoarece anume pe aceast? cale au fost ob?inute rezultatele cele
mai nea?teptate, cu privire la reconstruirea genomilor din celulele
microorganismelor, plantelor ?i animalelor.
Prin metoda ingineriei genice se sintetizeaz? gene noi, se realizeaz?
transmutarea ?i inserarea lor оn genomurile organismelor, se ob?ine оn ele
expresia genelor str?ine. Ingineria genic? va face posibil? ?i vindecarea
oamenilor de numeroase defecte ereditare.
10.3 Separarea ?i sinteza artificial? a genelor
Pentru a оnzestra un organism ne cale artificial? cu noi propriet??i,
trebuie s? introducem оn el o nou? gen? sau un grup de gene, ce ar
func?iona acolo, adic? ar produce proteine. Gena necesar? se ob?ine «оn
form? pur?» prin cвteva metode. Cel mai des ea este separat? direct din
ADN.
Aceast? procedur? se realizeaz? cu ajutorul a dou? opera?ii de baz?,
care pot fi denumite simplu «sec?ionare» ?i «suturare». Rolul de
instrumente оl joac? ni?te proteine speciale - fermen?ii, care-s
catalizatori biologici ai diferitelor procese ?i reac?ii, ce se produc cu
moleculele оn celule. Exist? un grup de fermen?i, care au o ac?iune
specific? asupra ADN-ului ?i se utilizeaz? pe larg оn ingineria genetic?.
Ace?tia sunt: restrictazele, ADN-ligazele, revertazele, transferazele
terminale ?. a. m. d. Cel mai des sunt utilizate оn acest scop
restrictazele ?i ligazele. Restrictazele func?ioneaz? ca ni?te «foarfece»
moleculare, iar ligazele, dimpotriv?, unesc оntr-un tot оntreg moleculele
t?iate de ADN.
Restrictazele, ac?ionвnd asupra catenei de ADN, recunosc o anumit?
succesiune de nucleotide. Оn fig. 21 este prezentat schematic sectorul
molecular ADN cu dou? catene. Restrictaza, numit? Hind II, «recunoa?te»
succesiunea compus? din ?ase nucleotide GTC, GAC, pe care o taie exact la
mijloc.
Restrictaza cu denumirea conven?ional? RI «recunoa?te» o alt? succesiune
a nucleotidelor GAA TTC ?i «taie» ADN-ul оn acest loc asimetric, «оn
trepte». La fel de asimetric, dar оn alt? direc?ie ADN-ul este t?iat de
restrictaza PstI ?. a. m. d. Toate aceste fragmente t?iate pot fi suturate
din nou оntr-un tot оntreg de fermentul ligaza. Оn prezent cunoa?tem peste
patru sute de restrictaze ?i lista lor se completeaz? mereu. Cu ajutorul
fermen?ilor polii fragmentelor ADN pot fi lungi?i, din ei pot fi
оndep?rtate sectoare aparte, ADN-ul poate fi t?iat exact оn locul necesar,
adic? genele pot fi separate, croite ?i recroite dup? voia
experimentatorului, ceea ce este foarte important pentru construirea
moleculelor de ADN hibride sau recombinante.
Deoarece savan?ii dispun de un num?r limitat de gene pentru ob?inerea
moleculelor recombinante, ei utilizeaz? оn calitate de surse de gene, оn
primul rоnd, ADN-ul total, fragmentat sau t?iat оn segmente aparte de
fermen?ii restric?iei. Aceast? metod? a fost numit? metoda fragment?rii.
Datorit? ac?iunii restrictazelor ADN-ul se scindeaz? оn numeroase
fragmente, unele dintre ele con?inвnd gene.
Popula?ia acestor molecule de ADN este multiplicat? оn sistemul
bacterial, dup? care se selecteaz? genele necesare. La selectare este
folosit de obicei ca prob?-test ARNi radioactiv, sau copia ADNc, care
corespunde acestei gene. Aceast? metod? permite separarea atвt a genelor
ce se repet?, cвt ?i a genelor unice. Dificult??ile legate de selectarea
genelor unice se datoresc concentr?rii lor mici оn ADN-ul total. Astfel,
bun?oar?, printre fragmentele de ADN total un fragment de gen? unic? revine
la un milion de toate celelalte fragmente.
Оn prezent din ADN-ul total al unei serii de obiecte au fost separate
genele structurale. S. Cohen ?i D. Hogness оmpreun? cu colaboratorii lor au
separat pentru prima oar? din ADN-ul ariciului-de-mare ?i drosofilii cloni,
care con?in gene histonice ?i ribozomice.
La Institutul de biologie molecular? al A? al fosteо URSS (laboratorul
lui G. Gheorghiev) оn colaborare cu Institutul de energie atomic? I. V.
Curceatov (V. Gvozdev ?i colaboratorii s?i) s-a ob?inut prin intermediul
acestei metode o serie de gene structurale din ADN-ul drosofilei. Deoarece
acest obiect a fost bine studiat din punct de vedere genetic, prezint?
interes determinarea direct? a localiz?rii ?i func?iei posibile оn cromozom
a genelor separate.
Savan?ii au оnv??at nu numai s? separe din ADN gene ale diferitelor
organisme, dar ?i s? sintetizeze gene artificiale. Prima gen? artificial?,
care a оnceput s? func?ioneze, a fost sintetizat? de un grup de
colaboratori ai Institutului tehnologic din Massaciusets (SUA) оn frunte cu
X. Khorana - laureat al Premiului Nobel. Acasta a fost gena ARNt al
tirozinei.
Оn anul 1970 la Simpoziumul interna?ional de chimie ai compu?ilor
naturali din ora?ul Riga X. Khorana a f?cut o comunicare cu privire la
sintetizarea p?r?ii structurale a unei alte gene - ARNt al alaninei.
Acestei gene оi lipseau, оns?, оnc? cвteva p?r?i componente, ?i de aceea n-
a putut func?iona оn celule str?ine. Tot atunci colaboratorii laboratorului
lui X. Khorana au reu?it s? sintetizeze un segment din 85 de perechi de
nucleotide, care corespundea succesiunii ini?iale a ARNt-ului tirozinei.
Dar ?i aceast? gen? ca ?i cea a ARNt-ului alaninei s-a dovedit biologic
inactiv?.
Mai curвnd s-a clarificat una din cauzele e?ecului - оn celul? se
sintetizeaz? la оnceput ARNt-ul precursor compus din 126 de nucleotide.
Dup? aceasta un ferment special taie o parte din molecula precursoare ?i
abia atunci se transform? оn molecul? lucr?toare. A fost determinat?
succesiunea acestei precursoare ?i sintetizat segmentul respectiv de ADN
compus din 126 perechi de nucleotide. Dar nici Aceast? gen? nu era activ?
din punct de vedere biologic.
?i aici a devenit limpede c? gena artificial? nu va putea func?iona оn
celul?, dac? nu va fi оnzestrat? cu sectoare de reglare - cu promotorul
care pune оn func?iune sinteza ARNt-ului ?i terminatorul care pune cap?t
sintezei. A fost nevoie de metode speciale pentru a determina succesiunea
acestor sectoare de reglare. S-a constatat c? promotorul con?ine 59 perechi
de nucleotide, iar terminatorul - 21 de perechi. A fost sintetizat? o gen?
complicat? cu promotor ?i terminator. Ba chiar mai mult, pentru ca celula
s? nu recunoasc? оn gen? un str?in, s-a decis c? ea s? nu se plimbe la
voie, c? ea trebuie suturat? оn ADN-ul celulei. Оn acest scop la ambele
poluri ale genei sintetizate au fost unite capete «lipicoase» cu un singur
filament. Tocmai aceste poluri se formeaz? оn ADN, cвnd fermentul
restrictaza оl taie оn buc??i.
Dac? se va ac?iona asupra ADN-ului cu restrictaza, iar apoi se va ad?uga
gena sintetic?, capetele ADN-ului ?i ale genei se vor lipi unul de altul ?i
gena se va оncorpora оn ADN. R?mвne doar de suturat jonc?iunile cu
fermentul ligaza. Savan?ii au procedat tocmai a?a. ?i... iar au e?uat.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75
