Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Молекулярные механизмы передачи генетической информации
Еще о генах: репарация, мутации, рекомбинация и клонирование
Исследование рекомбинантных ДНК имеет важное практическое значение

Клонирование рекомбинантных генов и их экспрессия с образованием белковых продуктов клетками Е. coli и дрожжей, которые можно вырастить в огромных количествах, позволяют осуществить промышленное производство многих полезных белков, которые другими способами получить в больших масштабах очень трудно. Перспективы использования рекомбинантных ДНК привели к возникновению новой ветви молекулярной биологии - генетической инженерии.

Простым примером может служить бактериальный фермент ДНК-лигаза, который оказался столь полезным в исследованиях по биохимии генов. Этот фермент вырабатывается в большом количестве клетками Е. coli, в которые введено много дополнительных копий гена ДНК-лигазы. Продукция ДНК-лигазы такими клетками в несколько сот раз превышает продукцию нормальных клеток. Клонированием в Е. coli и в дрожжах дополнительных копий генов можно получить очень большие количества многих других ферментов, используемых в промышленности. Еще один пример достижений генетической инженерии - это введение в обычную безвредную бактерию генов, способных окислять углеводороды нефти; такая бактерия может быть использована при очистке нефтяных разливов.

Были клонированы гены ряда белков, необходимых в медицине. Нужный для лечения диабета инсулин в настоящее время получают из поджелудочной железы забитых на бойне животных. Хотя такой инсулин удовлетворяет сегодняшние потребности в этом препарате, тем не менее в связи с увеличением случаев заболевания сахарным диабетом, которому в США подвержено более 5% населения, в какой-то момент спрос может превысить предложение. Кроме того, инсулин забиваемых на бойнях животных не идентичен по своей аминокислотной последовательности инсулину человека, и потому для некоторых людей он неэффективен и даже непереносим. Недавно удалось заставить Е. coli синтезировать инсулин человека, введя в нее соответствующий ген. Полученный таким способом синтетический инсулин человека уже применяется при лечении диабета. Сходным образом благодаря рекомбинантным ДНК стало возможным использование в лечебной практике гипофизарного гормона роста (соматотропина), ранее недоступного для медицинских целей. Это важно потому, что гормон роста животных из-за различий в аминокислотной последовательности соматотропина человека и животных неэффективен при лечении карликовости человека.

В клетках, несущих соответствующие клонированные гены, можно также с высоким выходом получать большое количество разнообразных белков, полезных в сельском хозяйстве. Например, с помощью методов генетической инженерии была создана новая высокоэффективная вакцина против ящура крупного рогатого скота, овец и свиней. Это вирусное заболевание неизлечимо, а заболевшие животные оказываются непригодными к пище. В странах третьего мира ящур представляет собой эндемическую болезнь, приносящую огромный экономический урон и приводящую к человеческим жертвам. Для получения вакцины против этого заболевания был использован клонированный белковый антиген вируса ящура. Другая очень важная задача заключается во введении генов, кодирующих ферменты и другие белки азотфиксации, в геном культурных растений, обычно не способных фиксировать азот. В этом направлении до практических результатов пока еще далеко, но совершенно очевидно, что достижение этой цели окажет глубокое воздействие на сельское хозяйство во всем мире.