5 нуклеотидов. Ввиду громоздкости, а также недостаточной эффективности химического синтеза в последние годы все большее место занимают биологические методы синтеза генов при помощи обратной транскриптазы (ревертазы). Для этого необходимо иметь мРНК, с помощью которой можно воспроизвести соответствующий ген. Синтезированы ДНК-копии на мРНК, кодирующие синтез белка глобина (человека, кролика, мыши, голубя, утки), иммуноглобулина, белка хрусталика глаза и др. Однако на этом пути синтеза генов встречаются большие трудности, связанные с выделением из огромного разнообразия клеточных мРНК, нужной для синтеза гена.

Следующий этап генетической инженерии—перенос генов в клетку — осуществляется тремя способами: трансформацией (перенос генов посредством выделенной из клеток и освобожденной от примесей ДНК), трансдукцией (перенос генов посредством вирусов) и гибридизацией клеток, полученных из разных организмов (высших животных, микроорганизмов и др.) (рис. 13.7, 13.8). Заключительный этап этих экспериментов сводится к адаптации введенного гена в организме хозяина, но он почти не зависит от искусства экспериментатора.

Исследования в области генетической инженерии могут служить основой для решения практических задач здравоохранения и сельского хозяйства. Полученные в лаборатории искусственные гены, помимо широкого использования в микробиологической и фармацевтической промышленности для приготовления кормового белка и лекарственных препаратов (инсулин, интерферон, гормон роста, гормоны щитовидной железы, стимуляторы иммунитета и др.), возможно, смогут применяться при лечении многих наследственных заболеваний (их насчитывается около 5000), генетический дефект которых точно известен пока только для небольшого числа (не более 50) болезней.

Первые попытки применения лактозного гена при галактоземии (наследственное заболевание, связанное с непереносимостью галактозы вследствие отсутствия фермента гексозо-1-фосфат-уридилилтрансферазы; см.

Трансформация

Трансдукция

Ядро

Вирус

РИС. 13.7. СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ДВУХ СПОСОБОВ ВВЕДЕНИЯ ГЕНОВ В КЛЕТКУ ТРАНСФОРМАЦИИ И трансдукции (ПО А. А. БАЕВУ).

Вирус ETA г

/ * . **--,* ГАЛЯКТОЗНЫЙ

i SV40 ' , i . > СЛЕРОН

| Эндонуклеаза R, f

А — ' - - Концевая

>^j< iS Гибридная молекула

f j (с 4 разрывами)

ДНК-полим&реза -*»•'

ДНК-ЛИГАЗА |

*>*'',*,' , Гибридная молекула,

/ ^ зам кнутая в кольцо

Рис 13.8. Получение гибридной МОЛЕКУЛЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ОДНОВРЕМЕННО ДНК ВИРУСА SV40, ДНК ФАГА 1, И ГАЛАКТОЗНЫЙ оперон (схема ПО А. А. БАЕВУ).

ПОД ДЕЙСТВИЕМ эндонуклеазы Rt Е. COLI КОЛЬЦЕВЫЕ ДНК РАЗРЫВАЮТСЯ В ОДНОЙ ТОЧКЕ, В результате образуются ЛИНЕЙНЫЕ НИТИ. ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДРУГОГО фермента - экзонуклеазы (ИЗ ФАГА) укорачиваются НИТИ ДНК с противоположных КОНЦОВ. Далее при помощи фермента КОНЦЕВОЙ ТРАНСФЕРАЗЫ НАРАЩИВАЮТСЯ НИТИ ДНК, ПРИЧЕМ У ОДНОЙ ДНК НОВЫЕ КОНЦЫ СОСТОЯТ ИЗ адениловых (А), У ДРУГОЙ-ИЗ тимидиловых (I) ОСТАТКОВ. ПРИ СМЕШИВАНИИ молекул КОНЦЕВЫЕ остатки А и Т ОБРАЗУЮТ КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ ПАРЫ, ЗАМЫКАЯ ЛИНЕЙНЫЕ МОЛЕКУЛЫ В КОЛЬЦА. ВНАЧАЛЕ ЭТИ КОЛЬЦА СОДЕРЖАТ 4 РАЗРЫВА, КОТОРЫЕ ЗАТЕМ ЗАКРЫВАЮТСЯ ПРИ УЧАСТИИ ЕЩЕ ОДНОГО фермента - ДНК-лигазы.

главу 10) вселяют надежду на реальные практические возможности генетической инженерии, хотя вполне обоснованы тревога и опасения, связанные с вмешательством человека в сферу тончайших биологических

процессов наследственного аппарата целостного организма. В последние

годы, после бурного периода расцвета, в генетической инженерии наблюдается некоторый спад, обусловленный недостаточностью знаний о структуре и функционировании генома клеток эукариот. Переход от исследований на клетках прокариот к исследованиям на клетках эукариот

оказался затруднен рядом технических сложностей вследствие мозаичности структуры генов последних. В частности, открытие экзонов и интронов в г е н о м е , явления сплайсинга (формирование зрелой матричной РНК) указывает на необходимость соблюдения высочайшей точности процедуры вырезания необходимого гена из ДНК генома соответствующими рестриктазами. В противном случае могут быть получены не структурные транслируемые гены, а интроны или участки экзонов, не кодирующие белок. После того как были разработаны методы искусственного синтеза и сшивки отдельных участков молекулы ДНК, появилась возможность конструирования и создания новых, неизвестных ранее в природе организмов с заранее заданными свойствами. Современная биотехнология явилась логическим развитием этого направления науки. Она сложилась на основе фундаментальных достижений биохимии, генетики и микробиологии, открыв широкие возможности для создания новых сортов растений, новых пород животных и т.п. Учитывая исключительную важность биотехнологии для народного хозяйства, в 1985 г. в нашей стране был создан и успешно работает межотраслевой научно-технический комплекс (МНТК) «Биоген». Комплекс был призван обеспечить создание и организацию промышленного производства новых биологически активных веществ и препаратов для медиц