–ДƏРІС. Гендік инженерияға түсінік

61
клеткаға тасымалдаушы-векторларды пайдалану;4) бөтен генге ие болған
клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарының ашылуы.
Өсімдіктердің гендік инженериясы саласында бірінші жұмыстар in vitro
өсірілетін клеткалармен 1980 жылы жүргізілген.1983 жылы алдымен
күнбағыстың трансгендік каллусы,кейін сол каллустан табиғатта мүлдем
болмаған санбин өсімдігі алынды,Санбин (ағ.sunflower-күнбағыс,been-бұршақ)
деген ол геномында бұршақтың белогы фазеолинді кодтайтын гендері бар
күнбағыс өсімдігі еді.
Гендік инженерия гендерді тасымалдау тəсілі ретінде болашақта екпе
өсімдіктердің селекциясының тиімді аспабы бола алады.Қазіргі кезде гендік
инженерия алғашқы қадамдарын басып,екпінді дамып келеді.
Гендік инженерияның əдістемелік негізі жапырақтың мезофилл
клеткаларының немесе каллус ұлпасының протопластары болады.Жаңа
генетикалық информацияға ие болған протопласты өсіріп.одан регенерант
өсімдігін алуға болады. Генетикалық трансформация үшін сомалық
клеткалардан 
басқа 
тозаң
клеткалары,жұмыртқа 
клеткасы
қолданылады.Сонымен,in vitro өсірілетін клеткаларға гендік инженерияның
əдістерін қолданып,өсімдіктердің бағалы белгілері бар негізінде жаңа
формаларын құруға болады.
Гендік инженерияның жұмысы мынадай кезеңдерден тұрады;
1) басқа организмге көшірілетін құрылымдық (структуралық) генді алу;
2) оны вектордың құрамына енгізу,яғни рекомбинанттық ДНҚ-ны жасау;
3) рекомбинанттық ДНҚ-ның өсімдік клеткасына тасымалдау;
4) өсімдік клеткаларында бөтен ДНҚ-ның экспрессиясын талдау;
5) геномы өзгерген жеке клеткалардан регенерант өсімдігін алу.
Гендік инженерияның мақсаты - əрбір дербес құрылымдық генді бір
өсімдіктен басқа бағалы, сорттың өсімдігіне оны одан əрі жақсарту үшін енгізу.
Қазіргі уақытта молекулалық биологияның жетістіктерінің арқасында
құрылымдық гендерді таза күйінде жəне де жеткілікті мөлшерде бөліп
шығаруға əбден болады. Бірақ бұл жұмыстың өсімдіктермен өткізгендегі
қиыншылықтары,ол өсімдіктердің геномдарының едəуір күрделілігі.Оның
құрамына 150 мыңнан астам гендер кіреді ,ал соның ішінде тек 5-10%бірегей
ДНҚ генетикалық код қызметін орындай алады,яғни 15-25мың гендер
құрылымдық гендері болғаны.Өсімдіктер геномында функциясы белгісіз көп
қайталанған ДНҚ элементтері орасан зор (90-95%) .Сондықтан,өсімдіктердің
бір белгісін кодтайтын жеке гендерін теңестіру өте қиын да ауыр жұмыс.Одан
басқа,бірқатар маңызды белгілер тек бір генде емес,көптеген гендерде
жазылған.Мысалы,өнімділік,тез пісіп жетілу,азотты сіңіру,ортаның қолайсыз
факторларына төзімділік белгілері полигендік болады.бірақ олардың
биохимялық негіздері белгісіз.
Гендік инженерияның əзірше алға қойған мақсаты-анық бір белгі
жазылған қарапайым гендермен айналысу. Мысылы, кейбір қор
белоктары,гербицидтер 
мен 
пестицидтерге 
төзімділік
гендері,т.с.с.Өсімдіктердің құрылымдық гендерін бөліп алу үшін гендік
инженерияның əдістері қолданылады.

62
Өсімдіктер гендік инженериясының келешегі ең алдымен өзгертілген
клеткадан трансформант өсімдікті алу мүмкіндігіне байланысты. Ал бұл əдіс
дəннің қор белогының сапасын жақсартуға, өсімдіктерде ауруларға,
гербицидтерге, стрестік факторларға төзімділік қалыптастыруға жəне де
өсімдіктердің тіпті табиғатта жоқ жаңа формаларын шығаруға жол ашады.
Сонымен «гендік» немесе «генетикалық» инженерия деп – ол бөлек
гендермен жəне оданда ірі геномның бөліктері мен пайдалану болады. Гендік
инженерия – ол басқа организмдерді шығаруға жəне жасушаға рекобинантты
молекулаларды енгізуге мүмкіндік беретін əдістердің жиынтығы. Гендік
инженерияның қалыптасуында маңызды рольді микроорганизмдер жəне
молекулалық генетика мен нуклеин қышқылдарының химиясының əдістері
орындады. Гендік инженерияның дүниеге келген күні деп 1972 жылы АҚШ-та
in vitro құрастырған П. Берг тобымен алғаш рекомбинантты ДНК-ның табылуы
болды. Оның құрамына үш бастама кірді: 1. маймылдың онкогенді SV-40
вирусының толық геномы. 2. E. coli галактозалы оперонының гендері; 3.
ұстамды бактериофаг геномының бөлігі. Кейінгі кезде 1973- 74 ж. С. Коэн жəне
т.б. шбридті ДНК-ның активті молекулалары алынған . Əрбір генді-инженероі
бағдарламаның орындалуына кіреді;
1. керекті генді тасымалдаушы ДНК генінің фрагментін алу;
2. олардың тіндер мəдениетіне векторлы молекулалармен біріктіру: олар
реципменттің организміне генді жеткізу қабілетіне ие болады
3. тасымалданған геннің нəтижелік экспрессиясына қажетті жəне тұрақты
тұқым қуалауға жағдай жасау:
Осы зерттеулерді орындау үшін генетика мен нуклеин қышқылының
аумағында мынадай жетістіктердің болуы қажет:
1. Рестриктаза құбылысын табу. Ол ДНК-ның модификациясы болып
табылады. Бұның нəтижесінде тиісті ферменттер немесе рестриктазалар
бөлінген: олар ДНК-ның ерекше фрагменттерін алуға қолданынады.
2. Гендерді синтездеу үшін химиялық немесе химиялық-ферменттік тəсіл
табу;
3. ДНК-ның векторлы молекулаларын дəлелдеу, олар жасушаға бөтен текті
ДНК-ны тасымалдап, сонда тиісті геннің экспрессияларын қамтамасыз етеді.
4. Алуан түрлі бастамалардан алынған ДНК-ны біріктіру əдістерін өңдеу.
5. Рекомбинантты ДНК-ны тасымалдаушы клондарды таңдау жəне алуан
түрлі организмнің трансформациялау əдістерін өңдеу. Рестрикция құбылысы
немесе ДНК-ның модификациясы – алғаш рет 50-ж Г.Бертани жəне Дж..
Вейгельмен Е.Coli жасушаларында фагтың көбеюі кезінде табылған.
Рестрикция құбылысы – ол бактерияларда ерекше ферменттердің іс-əрекеттері.
Олар өзіндік бактериялы ДНК-ны бөтен (фагтың) қышқылынан ажыратылады.
Осы ферменттер фагының ДНК-сын бактериялар ішінде оның өсу мүмкіндігін
рестрикциялайды (яғни шектейді). Оны деградация жолымен жасайды.
Осындай ферменттер рестрикциясының эндонукисазалары немесе рестриктаза
деп аталады.
Бірінші рестриктаза – ол 2 тізбекті ДНК-ны қатал дəл сайттарда ерекше

63
ыдыратушы болатын Г.Смитпен 1970ж бөліп шығарылған жəне оған Нinol ІІ
деген атау қойылған.
Қазізгі заманда рестриктазалардың 3 класы дəлелденген (500 түрінен
астам), олар ДНК-ның үзілуі мен тануы сипатымен ерекшеленетін жəне
белоктың құрылымымен, я реакцияға қажетті жайлар арқылы өзгешеленетін
болды. Осындай рестриктаза ферменттерінің алуан түрінің болуы қажетті
гендері бар ДНК фрагменттерін алуға мүмкіндік береді.
Гендік инженерияның екінші моменті – ол геннің алынуы. Осы мəселені
бірнеше əдістермен шешуге болады:
1. табиғи бастамалардан бөліп шығару;
2. химиялық синтез жолымен;
3. генге сəйкес жəне РНК-сына көшіріп алу жəне комплементарлы ДНК-
ның репликасын алу үшін (кДНК).
Бірінші əдіс – гендік инженерияның алғашқы кезеңінде қолданылды жəне
қазіргі заманға дейін əлі де жалғасады. (мыс, ген банкын жасау үшін).
Геннің жасанды синтезі тұңғыш рет химиялық жолмен 1969 жылы Г.
Коранамен жəне т.б. өндірілді. Олар ашытқының генін синтездеген екен.
Сонымен қатар сүтқоректілердің гормондарын соматостатитин, соматотропин,
брадикинин жəне т.б. кодтайтын гендер алынған екен.
Гендердің химиялық синтезделінуі - ол мынадай бактерия штамдарын –
адам инсулинінің продуценттерін алуға мүмкіндік берді. Ал ол өз кезегінде
диабет ауруына шалдыққан адамдарға маңызды емдеу препараты болып
табылады.
Гендерді жасанды ашу жолы – оларды кері транскрипция механизмімен
олардың ферментті синтезінде негізделінген болып, геннің клонирленуіне
пайдаланылды; олар адам, жануарлар жəне құстың глобиндерін кодтауға, бұқа
көзінің бұршағының белогы, жұмыртқа белогы, тұт жібек көбелегімен
синтезделінетін жібек фибрионы жəне т.б. синтезделінеді. Осы принцип адам
интерфероны 
гендерін 
бактериалды 
клонирлеуге, экспрессиялауға
қолданылады.
Интерферон – ол құнды дəрілі препарат. Ол вирусты инфекцияларды
жоюға жəне т.б. ауруларды емдеуге қолданылады. Интерферон – ол жануарлар
мен адамдардың жасушаларында түзіледі жəне түрге айқын болып
өзгешеленеді.
Ю.А. Овчиников, В.Г. Дебабов жəне т.б. адам интерферонын синтездеуші
микроорганизмдерді 
тапқан. Осы 
зерттеушілерге 
рекомбинантты
плазмадаларды конструкциялауы қолынан келген екен. Олар E.coli
бактериясымен адам интерферонын синтездеуіне себепші болады екен.
Бактериялар клеткаларынан тазартылған интерферон - өзіндік физико-
химиялық жəне биологиялық ерекшеліктеріне қарағанда донорлар қанының
интерферонына жақын.
Генді инженерияның келесі кезеңі – ол ДНК-ның векторлы молекулаларын
дəлелдеу.
Вектор – ол ДНК-ның молекуласы. Құрамында автономды репликондық
элементтері жəне сигнал беруші жүйелері бар молекула. Ол өзіндік реттеуші

64
элементтерінен айырылған генді транскрипциялауға қажетті зат. Жануарлар
жасушаларында векторлар ретінде бірқатар вирустарды қолданады.
Өсімдіктерге гендерді тасымалдауға «Ті» жəне «Ri» - плазмидаларының
негізінде конструкцияланған векторлар ұтымды болады. Олар агробактериялар
штамдарында кездеседі.
Рекомбинантты ДНК-ны конструкциялау жəне оларды реципиентті
жасушаларға енгізу принциптері.
Қазіргі заманда бірқатар бастамалардан ДНК-ның фрагменттерін
біріктірудің бірнеше əдістері мəлім. Олар клонирлейтін донорлы ДНК-ны
вектордың құрамына енгізуге мүмкіндік береді. Олардың бірі сол
фрагменттердің шеттерін жалғастыруға негізделген; сол шеткі жақтарында
«жабысқақ» болатын ұқсас шеттері бар.
Сол шеттері бір ғана рестриктаза көмегімен алынған. Басқа əдісте
ферменттер көмегімен ДНК-ның екі тізбекті фрагменттерін ДНК лигазасы
арқылы жалғастыру жүзеге асырылды. Жасушаларға рекомбинативті
молекуланың жіберілуі - өзіндік жасушаның жəне қолданылатын векторлардың
ерекшеліктеріне байланысты болады. Егер векторлар ретінде плоцмидалар
болса, онда рекомбинанатты ДНК-ны реципиент бактерияларға трансформация
жолымен енгізеді.
Сонымен, генді инженерия жетістіктерінің арқасында бөлек организмдер
гендерінің банкілері (немесе кітапханалары) ұйымдастырылады. Мұнда
зерттеушіге қажетті гендерді осындай банкілерден əдейі өңделген генетикалық,
биохимиялық, расдиоизотоптық жəне иммунды биологиялық əдістер көмегімен
таңдап алады.
1974 жылы Д. Хогнесс жəне т.б. дрозофила шыбынының гендерінің банкін,
E.coli жасушаларын да, сонымен қатар, басқа организмдердің (адамдардың да)
банкін ұйымдастырады.
Осы мəселе адамның тұқым қуалайтын ауруларының генотерапиясына
келешекте жол ашады. Мысалы, генетикалық ақауларды түзету мақсатымен.

жүктеу/скачать 0.65 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: