Андрей Шляхов - Генетика для начинающих

Генные инженеры могут создавать инструменты для работы самостоятельно, без обращения к «специалистам по железу», поскольку очень часто их инструментами являются клонированные гены, то есть искусственно созданные копии фрагментов молекул ДНК.

Искусственно созданный ген может быть не только материалом для работы, но и инструментом, обратите внимание на это обстоятельство! Ген можно пересаживать с места на место, а можно использовать в качестве зонда.

В переводе с голландского слово «зонд» означает «посланец». Зондами в различных отраслях науки называют инструменты или устройства, служащие в качестве датчиков или проводников. Метеорологический зонд запускают в атмосферу для сбора данных, помогающих делать прогноз погоды. Врачи пользуются зондами – тонкими стержнями или полыми трубочками – для проведения диагностических или лечебных процедур в различных полостях и каналах тела пациента.

В генной инженерии зондирующий ген служит для распознавания фрагментов молекул ДНК. Вся генная инженерия со всеми ее разветвлениями и узкими специализациями основана на принципе комплементарности, на нерушимых правилах «взаимного влечения» азотистых оснований.

Клонированные гены-зонды обрабатывают радиоактивными атомами или флуоресцентным (светящимся) химическим веществом, чтобы они были хорошо видны, а затем разделяют обработанные зонды на одинарные цепочки и смешивают их с растворами различных нуклеиновых кислот, также предварительно разделенных на одинарные цепочки. Хорошо видимые «светящиеся» зонды связываются с комплементарными фрагментами нуклеиновых кислот – вот он, нужный вам фрагмент, я на нем сижу!

Дальше – просто. Нужный участок вырезается при помощи рестриктаз, или отмечается на генетической карте, или же просто учитывается – гены-зонды нередко используют для оценки количества матричной РНК, полученной в результате транскрипции конкретного гена. Количество матричной РНК – показатель экспрессии гена.

Серьезной проблемой стала проблема внедрения нужного гена или же нужной молекулы ДНК (а иногда и РНК) в клетку. Те, кто любит читать шпионские романы и смотрит фильмы о шпионах, хорошо знают о том, насколько серьезна и важна эта проблема. Шпион или разведчик, если речь идет о нашем человеке, должен внедриться куда следует так, чтобы его приняли за своего. То же самое происходит и с пересаживаемыми генами. Они должны проникнуть в клетку, используя естественные возможности проникновения или хотя бы такие, которые не нарушают жизнедеятельности клетки, потому что в мертвой клетке от пересаженных генов никакой пользы не будет. Их же не развлечения ради пересаживают, а для того, чтобы получить нужный результат. А как получается результат? В результате (простите за такой каламбур) размножения клеток с измененным генотипом.

Внедряемый ген может быть как «диверсантом», которому нужно функционировать в течение определенного срока, так и «резидентом», засылаемым в клетку навсегда. Экспрессия гена в течение определенного срока часто используется в лечебных целях. Излечили заболевание – и точка, ген больше не нужен.

Кстати говоря, гены можно вводить в клетку, но не вставлять в клеточные молекулы ДНК. Достаточно снабдить каждый трансген своим промотором – фрагментом, с которого РНК-полимераза будет начинать транскрипцию матричной РНК, и можно считать, что дело сделано.

При создании определенных условий, перечислять которые нет необходимости, ДНК может проникать внутрь клетки пассивным образом, то есть без помощи каких-либо «переносчиков». Возможно и такое же пассивное «встраивание» гена-чужака в молекулу ДНК.

Транспорт генов в клетку может осуществляться при помощи электрической стимуляции клеточных мембран. Воздействие электрического тока (слабого) изменяет проницаемость мембраны. Кроме того, под действием внешнего электрического поля возможно направленное перемещение частиц (вспомните про электрофорез).

У бактерий, помимо одной-единственной «основной» хромосомы (ядер бактерии не имеют), существуют и маленькие, рассеянные по цитоплазме. Такие мини-хромосомы называются плазмидами. Относительно небольшие молекулы ДНК плазмид свернуты в кольцо.

Если прикрепить к плазмиде ген, то плазмида может выступать в роли переносчика (проводника), поскольку бактериальные клетки охотно поглощают чужие плазмиды. Поскольку молекулы плазмидной ДНК невелики, [44]с ними удобно работать. Правда, в качестве переносчика плазмиды могут выступать только при внедрении генов в бактериальные клетки и ни в какие другие.