Открытие двойной структуры ДНК и матричного синтеза. Начальные работы американских учных Уотсона и Крика были произведены в 1953 году. Они дали возможность развиваться генной инженерии в качестве самостоятельного раздела науки.
Эти открытия заключены в следующем Была открыта двойная структура ДНК и постулирован е матричный синтез.
Двойная спираль ДНК при репликации разделится и вдоль нити ДНК, специальные ферменты-полимеры, собирают точные копии материнской ДНК, таким образом в клетке перед делением две совершенно одинаковые молекулы ДНК, одна из которых после деления клетки попадает в дочернюю клетку. Таким образом дочерняя клетка несет ту же самую информацию, что и материнская, следовательно выполняет те же самые функции.
Итак, в клетках живого организма возможен особый тип реакции матричный синтез. Одна молекула матрица, а вторая строится по е программе. репликация ДНК синтез всех видов РНК и сборка молекул белка, в соответствии со структурой и-РНК это все варианты матричного синтеза, который происходит всегда при участии нуклеиновых кислот. По тому же самому механизму осуществляется сборка РНК, только не двух спиралей, а одной. Этот процесс получил название транскрипция. Поток информации в клетке обеспечивает реакции матричного синтеза репликация ДНКнеобходима для передачи наследственной информации дочерним клеткам, транскрипциясинтез и-РНК в ядре клетки и трансляциясборка белковой цепи на и-РНК при помощи рибосомы.
Казалось бы, что на рубеже 70-х годов молекулярная биология достигла определнной степени завершенности были установлены структура и механизм репликации ДНК, провозглашена центральная догма экспрессии гена транскрипция и трансляция, выявлены основные аспекты регуляции активности гена. В этот период главным объектом молекулярно-генетических исследований были микроорганизмы.
Переход к эукариотамвключая человека встретился с дополнительными проблемами и трудностями, и кроме того, существовавшие в то время методы не позволяли рассчитывать на получение принципиально новых результатов. Стремительный порыв в развитии молекулярной генетики в начале 70-х годов стал благодаря появлению нового экспериментального инструмента рестриктационных эндонуклеаз.
Был открыт путь для широкомасштабного получения генных продуктовфизически значимых белков и для генетического манипулирования с различными организмами. Наши знания о структуре генетического материала и эукариот, в разных областях таких как действие гена, популяционная генетика, эволюция и генетическая консультация, включая пренатальную диагностику. Достигнутые успехи заставили ученых задуматься об этической стороне манипулирования с человеческим зародышем, об возникновения возбудителей различных болезней в процессе генно-инженерных исследований.
Многие из этих вопросов были подняты самими учеными активно работающих в данной области. В настоящее время большинство исследователей считали, что опасения касающиеся, генной инженерии, не имеют достаточно оснований, но многие этические проблемы остаются нерешенными и продолжают возникать новые. В прошлом генетика и медицинская генетика развивалась как относительно независимые отрасли науки, теперь многие из их разделов оказались вовлечнные в общее русло молекулярно-генетических исследований, и провести между ними грань трудно.
Сейчас, множество ученых заняты различными работами связанные с проблемами генной инженерии это и методы, основанные на использовании рестриктационных ферментов, анализ гена человека, методы гибридизации нуклеиновых кислот, секвенирование ДНК, сортировки хромосом при помощи цитофиурометрииии и многое, многое другое. Попытаюсь дать необходимые разъяснения по важнейшим работам из этого ряда.а Начнм с условий, которым должен соответствовать ген человека, что бы получить полную характеристику его структуры 1 соответствующие фрагменты ДНК должны быть идентифицированы однозначно. 2 они должны быть выделены и накоплены в количестве, должностном для биохимического анализа. 3 должна быть определена вся нуклеотидная последовательность. Принципы, на которых основаны эти три метода, кратко будут описаны ниже. Мы начнем с описания второго, поскольку прогресс в выделении и клонировании генов был решающим для развития новой генетики. 1.2.РЕСТРИКТАЦИОННЫЕ ЭНДОНУКЛЕАЗЫ. ь0 чяяяяПbJч различные штаммы E-coli, Арбер обнаружил, что ДНК этого фага при переходе через бактерию разрезается и теряет свою инфекционность.
Оказалось, что ни классические рекомбинационные процессы, ни мутации в этом не участвуют. Более того, такая судьба постигала не только фаговую, но и любую чужеродную ДНК, попадающую в бактерию.
Такое разрезаниерестрикцию следует рассматривать как защитный механизм клетки.
Как было показано в дальнейшем, рестриктация чужеродной ДНК осуществляется ферментами, называемыми рестриктационными эндонуклеазамирестриктазами. Встат вопрос, почему рестриктазы не разрезают ДНК собственной клетки Ответ был найденАрбером и состоял в следующем эти ферменты вступают в реакцию с определенными участками в ДНК, так называемыми сайтами узнавания, которые в клетке защищены метильными группамиметилированы. Правда, первые из открытых эндонуклеаз не были специфическими, а действовали случайным образом.
Первой рестриктазой, которая расщепляла ДНК, в стого определенном месте, была Hind, открытая Смитом в конце 60-х годов. Этот фермент впервые использован Натсоном и соавторами для создания рестриктационнй карты генома вируса SO40. Берг уловил особое свойство двухцепочной ДНК формировать при обработке рестриктазами так называемые липкие концы. После разрезания одна из цепей оказывается длиннее, чем другая, на несколько нуклеотидов. Эти нуклеотиды могут свободно спариваться с другими, например с комплиментарными нуклеотидами другого фрагмента ДНК с липкими концами.
Благодаря этому, ДНК из различных источников может объединяться, образуя рекомбинантные молекулы. 1.3.