2015-02-14
3131
Трансгенный организм — живой организм, в геном которого искусственно введен ген другого организма.
Ген вводится в геном хозяина в форме так называемой «генетической конструкции» — последовательности ДНК, несущей участок, кодирующий белок, и регуляторные элементы (промотор, энхансер и пр.), а также в некоторых случаях элементы, обеспечивающие специфическое встраивание в геном (например, т. н. «липкие концы»). Генетическая конструкция может нести несколько генов, часто она представляет собой бактериальную плазмиду или ее фрагмент.
Целью создания трансгенных организмов является получение организма с новыми свойствами. Клетки трансгенного организма производят белок, ген которого был внедрен в геном. Новый белок могут производить все клетки организма (неспецифическая экспрессия нового гена), либо определенные клеточные типы (специфическая экспрессия нового гена). К настоящему времени уже создано много таких изменённых организмов. Это и бактерии, производящие инсулин, и другие необходимые человеку соединения, и животные, дающие, например, молоко со свойствами грудного женского молока, а также множество растений, которые или устойчивы к каким-то соединениям, например, к гербицидам, или сами вырабатывают какие-то полезные человеку белки, например, вакцины или антитела.
Для того чтобы получить трансгенные организмы нужно выполнить несколько последовательных действий.
Во-первых, надо создать вектор, то есть самостоятельно реплицирующуюся молекулу ДНК. Термин репликация (от позднелат. replicatio — повторение) обозначает самовоспроизведение нуклеиновых кислот (обычно ДНК, у некоторых вирусов РНК), обеспечивающее точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению. При репликации ДНК нуклеотидная последовательность копируется (целиком или частично) в виде комплементарной последовательности, т.е. последовательности, у которых структуры двух молекул соответствуют в пространстве, благодаря чему возможно образование между ними водородных связей и осуществление межмолекулярных взаимодействий. Вектор способен включать чужеродную ДНК (гены) и переносить ее в клетки, наследственные свойства которых желают изменить. Векторами они названы за способность осуществлять процесс переноса направленно, по желанию экспериментатора.
Во-вторых, надо знать, какой ген необходимо встроить в организм, чтобы придать ему желательные свойства, и иметь этот ген.
В-третьих, надо разработать методы переноса, чтобы векторная молекула с необходимыми генами проникла в клетки изменяемого организма и встроила в клеточный геном чужеродные гены.
И, в-четвертых, необходимо правильное конструирование векторной молекулы, чтобы встроенный ген полноценно экспрессировался в клетке. Существуют различные типы векторов с разными свойствами. Однако обычно их создают на основе ДНК плазмид или вирусов (в том числе бактериофагов).
Плазмиды — это кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, способные размножаться (реплицироваться) в клетке независимо от цикла размножения клетки. «Дикие» плазмиды очень широко распространены в природных бактериальных популяциях и способны передаваться от одной бактериальной клетки к другой в процессе «конью-гации» — аналога полового размножения. Многие плазмиды содержат гены, которые придают содержащим их бактериям некоторые фенотипические признаки, такие, как устойчивость к антибиотикам, солям тяжелых металлов и т. д. Наличие в плазмидах таких генов делает их присутствие в бактериальных клетках выгодным и способствует их размножению. Плазмиды стали настоящим подарком для молекулярных биологов, сейчас на их основе созданы многие современные «векторные» системы, используемые в генной инженерии. Если основная бактериальная ДНК имеет длину более 100 тысяч пар оснований, то размеры плазмид составляют всего несколько тысяч пар оснований. Они легко выделяются и очищаются.
Большое количество векторов создано на основе бактериофагов. Они позволяют вводить чужеродную ДНК в ДНК-фаг. Причем, вставляемый фрагмент ДНК может быть значительно большего размера, чем при использовании плазмидного вектора.
В последнее время вокруг темы трансгенных организмов (ТО) возикло множество споров. С одной стороны, ТО дают массу выгод, с другой – вещь совершенно новая и невозможно абсолютно уверенно сказать, что никаких, даже самых отдаленных плохих последствий не будет.
Мифы:
1) Чужеродные гены из ГМ растений могут попадать в клетки человека, вызывая мутации, рак и т.д. у непосредственного поедателя или у его отдаленных потомков. Опровержение: после того, как чужеродный для данного растения ген вставлен, он уже ничем не отличается от остальных генов этого растения. ДНК она и есть ДНК.
2) Трансгенные продукты могут быть токсичны для человека. Опровержение: токсичность трансгенных продуктов для млекопитающих (в том числе – человека) достоверно доказана никогда не была.
3) ГМ-продукты увеличивают риск возникновения аллергий. Опровержение: сам по себе факт генетических манипуляций нисколько не повышает аллергичность. Другое дело, если у человека уже есть аллергия или предрасположенность к аллергии на какой-нибудь белок из одного организма, то у него, естественно, будет аллергическая реакция и на ГМ-продукт, где этот белок есть. Например: люди с аллергией на белок бразильского ореха реагировали и на трансгенную сою, куда был перенесен ген этого белка. Для людей с аллергиями на другие продукты эта трансгенная соя была безвредна. То есть опасность есть, но сильно преувеличенная. Необходима более детальная маркировка ГМ-продуктов.
Реальные опасности:
1) Выращивание генетически модифицированных растений, приводит к сильному падению сортового разнообразия. Для генных модификаций берут один-два сорта, с ними и работают. Остальные вымирают за ненадобностью.
2) Другая опасность – зависимость от фирм-производителей. Сейчас в трансгенные растения вставляют дополнительные гены, делающие их семена стерильными. В результате всякий раз нужно покупать семена на фирме.
