Современная генетика
procesele tehnologiei chimice care-s voluminoase ?i deseori pu?in eficace.
Savan?ii ?i-au concentrat aten?ia оn primul rвnd asupra problemelor de
sintez? a hormonilor, care, al?turi de vitamine, servesc drept reglori de
mare importan?? ai metabolizmului ?i ai multor procese fiziologice din
organismul omului ?i animalelor.
Moleculele hormonilor au dimensiuni mici. Structura multor dintre ele a
fost studiat? detaliat, dar sinteza lor chimic? s-a dovedit a fi prea
dificil? ?i scump?. Deaceea savan?ii au ales оn acest scop o alt? cale:
sintetizarea prin metod? chimic? nu a proteinei-hormon, ci a unei gene
incomparabil mai simple care codific? sintetizarea hormonului necesar. Dar
pentru aceasta gena trebuie inserat? оn componen?a moleculei recombinante
de ADN ?i, sub comanda ei, s? se organizeze оn bacterie sinteza biologic? a
unui hormon uman de valoare complect?.
Pentru prima dat? a fost creat? prin metoda aceasta tulpina bacteriilor -
produc?toare de somatostatin?. Acest hormon este produs de lobul anterior
al hipofizei ?i regleaz? secre?ia unei serii de al?i hormoni, inclusiv a
hormonului cre?terii, insulinei ?i glicogenului. Somatostatina utilizat? оn
practica medical? se ob?ine din hipofiza vitelor cornute mari. Оns? din
punct de vedere chimic ea se deosebe?te оntrucвtva de hormonul amului ?i de
aceea nu d? оntotdeauna rezultatul dorit.
Molecula somatostatinei este compus? din 14 aminoacizi. Un grup de
experimentatori de la Universitatea din California (SUA), оn frunte cu G.
Boyer, au sintetizat o gen? оn care a fost codificat? formarea
somatostatinei. Apoi cu ajutorul plazmidei savan?ii au inserat aceast?
gen? оntr-un colibacil. Оntr-un timp scurt bacteria a sintetizat un volum
mic de lichid cultural ce con?inea o cantitate de hormoni care, de obicei,
se extrage din hipofiza a sute de mii de tauri.
Somatostatina a g?sit de acum o larg? aplicare la tratamentul bolilor
pancreasului (pancreatitelor ?i diabetului), precum ?i a acromegaliei -
cre?terea ne propor?ional? a p?r?ilor proeminente ale corpului. Aceasta a
fost o mare victorie a ingineriei genice. Astfel a devenit real?
posibilitatea de a se ob?ine gene artificiale pentru ceilal?i hormoni ?i de
a deschide perspective ademenitoare pentru producerea celor mai diferite
proteine, precum ?i a altor produse. Aceste produse pot fi ob?inute оn
cantit??i nelimitate, ele vor fi ieftine ?i, ceea ce este ?i mai important,
ac?iunea lor nu se va deosebi de cea a hormonilor omului ?i a altor compu?i
biologici activi.
Оn lobul anterior al hipofizei omului ?i animalelor se sintetizeaz? оn
afar? de somatostatin? un оntreg buchet de hormoni de natur? proteic?,
printre care cel mai cunoscut este hormonul cre?terii sau somatotropina.
Dac? organismul оn cre?tere duce lipsa lui, apare nanismul, iar dac? оl
con?ine оn cantit??i prea mari, apare gigantismul. Despre participarea
acestui hormon la reglarea cre?terii s-a aflat оnc? la оnceputul secolului
XX. Оn anul 1921 cu ajutorul extractului hipofizei au fost crescu?i ni?te
?obolani gigan?i.
Hormonul cre?terii se con?ine оn hipofizele animalelor cornute mari ?i s-
ar putea extrage оn cantit??i necesare. Dar s-a constatat c? somatotropina
este un hormon specific pentru fiecare specie: оn organismul uman
somatotropina animalelor cornute mari nu este activ?. Omul are nevoie de
somatotropina omului. Numai organismul ?obolanilor reac?ioneaz? la
somatotropina «str?in?» ca la cea «proprie».
Un grup de savan?i sub conducerea academicianului A. A. Baev, bazвndu-se
pe experien?a ob?inerii somatotropinei prin metodele ingineriei genice, s-a
apucat de sintetizarea somatotropinei pe cale microbiologic?. Ei ?tiau c?
pentru a sili colibacilul s? produc? somatotropina оn ADN-ul lui trebuie
inserat? o gen? care va dirija sintetizarea acestei proteine оn hipofiza
omului. Оn principiu aceasta se poate realiza, deoarece codurile genetice
ale omului ?i bacteriei sunt similare; aparatul biosintetic al celulei
bacteriene, оn?elat de aceast? asem?nare exterioar?, va produce proteina
de care n-are nevoie, la fel precum p?s?rile оn?elate clocesc pui de cuc.
Scopul era urm?torul: din celulele hipofizei trebuia ob?inut? o gen?,
care ar fi dirijat sinteza somatotropinei. Celula care sintetizeaz? activ
proteina urma s? con?in? numaidecвt o cantitate sporit? de ARNi, o copie a
genei preg?tit? parc? de оns??i celula care codific? succesiunea
aminoacid?. Acest proces biosintetic furtunos se produce оn celulele
tumorale ale hipofizei; o p?rticic? de ?esut tumoral cu o greutate de mai
pu?in de un gram a servit drept material ini?ial pentru ob?inerea genei de
somatotropin?.
Оn urma unor numeroase ?i foarte fine opera?ii de separare a genei din
p?rticica de hipofiz? a r?mas o cantitate infim? de ARNi. A dispune de
solu?ia pur? de ARNi, оnseamn? a avea o copie a genei, iar gena mai trebuia
preg?tit? оn corespundere cu copia. Оn acest scop s-a folosit un ferment
special numit revertaz? (trancriptaz? invers?), care ia automat o copie a
ARNi.
ADN-ul ob?inut este compus din catene unice, оn timp ce оn gen? fiecare
caten? de ADN trebuie s? fie unit? cu catena ei complimentar?. Opera?ia de
sintetizare a acestei catene complimentare o efectueaz? automat cunoscutul
ferment ADN - polimeraza 1.
Astfel preparatul care con?ine gena de somatotropin? nimere?te оn
eprubet?.
Sarcina urm?toare, care se afla оn fa?a experimentatorilor, consta оn
оnmul?irea acestei gene pвn? la ob?inerea unei cantit??i suficiente pentru
munca continu?. Оn acest scop era nevoie, оn afar? de fermen?i, de оnc? un
instrument universal ob?inut prin distrugerea оnveli?ului celulelor
colibacilului ce con?ine plazmide libere. Dup? tratarea plazmidelor cu
fermentul restrictaza care scindeaz? molecula de ADN оn sectoare strict
determinate, inelele plazmidei se desfac, transformвndu-se оn catene
liniare. Restrictaza are capacitatea de a face ca la polii moleculei rupte
de ADN s? apar? sectoare «lipicioase», formate din dou? catene
complimentare deschise, оns? dac? ?i gena separat? va fi оnzestrat? cu
asemenea poli «lipicio?i», plazmida, оnchizвnd inelul ei, va prinde cu
ajutorul lor ?i garnitura suplimentar? - gena somatotropinei. Anexarea
polilor «lipicio?i» de gena separat? este una dintre cele mai fine opera?ii
ale ingineriei genice. La оnceput pe cale pur chimic? se sintetizeaz? un
mic fragment de ADN, care reproduce cu exactitate succesivitatea
nucleotidelor capabile s? fie scindate de restrictaz?, apoi cu ajutorul
fermentului ligaza acest fragment de ADN este suturat de ambii poli ai
genei. Urmeaz? tratarea produsului cu restrictaz? ?i gena cu polii
«lipicio?i» este gata. Dac? aceast? gen? este amestecat? cu plazmidele
fragmentate ?i acest amestec este tratat cu ligaz?, toate rupturile se vor
uni ?i оn epruveta noastr? vom ob?ine nu o simpl? gen?, ci o gen? inserat?
оntr-o plazmid?.
Plazmida singur? nu este bun? pentru nimic. Dar dac? va nimeri din nou
оntr-o bacterie, ea va оnmul?i ?i gena inserat? оn ea. A?a c? gena de
somatotropin? se poate ob?ine оn orice cantit??i necesare. Ce urma s? se
mai оntвmple? Doar gena pe care am ob?inut-o deocamdat? «tace»: cu toate c?
se оnmul?e?te оmpreun? cu bacteriile, ea nu func?ioneaz?, nu d? comanda de
sintetizare a proteinei pe care o codific?. C?ci pentru a оncepe «s?
vorbeasc?», gena trebuie оnzestrat? cu elemente de semnalare, care induc
transcrierea (sinteza ARNi) ?i translarea (sinteza proteinei оn ribosome).
Оn acest scop din plazmidele colibacilului a fost separat fragmentul ADN
- promotor, care semnaleaz? necesitatea de a оncepe citirea informa?iei ?i
de a se sutura cu gena somatotroninei. Aceast? gen? capabil? de munc? a
fost din nou inserat? оn plazmide, iar plazmidele - оncorporate оn
bacterii, оnzestrвndu-le cu capacitatea de a sintetiza hormonul cre?terii.
Aceast? parte finala a fost numit? expresia genei.
Astfel colibacilul reconstruit a devenit un produc?tor extrem de activ de
somatotropin? a omului. Dintr-un litru de cultur? de bacterii ast?zi se
separ? atв?ia hormoni ai cre?terii, cвt s-ar fi putut ob?ine din cincizeci
de hipofize.
Оn schema descris? au fost omise multe opera?ii esen?iale. Am оncercat
doar s? reprezent?m aici оntr-o forma cвt mai simpl? munca enorm? ?i extrem
de fin?, оn care a fost antrenat un colectiv de savan?i pentru a separa
genele, a le modifica, amplifica (оnmul?i) ?i a le schimba expresia оn
celule str?ine cu scopul de a ob?ine anumite preparate medicamentoase.
Ne-am oprit inten?ionat mai detaliat asupra descrierii opera?iilor
principale de creare a somatotropinei prin metodele ingineriei genice
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
