Гендік инженерияны қолдану əдістері

14
кетейік. ДНҚ үзіктерін құрайтын нуклеотидтер  бір- бірімен  фосфор  қышқылы  мен
дезоксирибозалар арқылы белгілі бір ретпен байланысады. Мысалы, адениннің (А)
бір  үзігіне  қарсы  тиминннің (Т) екінші  үзігі, ал  гуанинге (Г) қарсы – цитозин (Ц)
орналасады. Екі нуклеотидтер сутегілік байланыстар арқылы бірігіп тұрады жəне де
мұнда  олар  бір-бірін  толықтырып  отырғандай  болады. Сондықтан  гуанинді –
цитозинге, ал аденинді – тиминге комплементарлы (лат. Complemente – толықтыру
деген мағынада) деп айтады.
ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтердің белгілі бір ретпен орналасуы, олардағы
қандай  да  бір  ақуыздың  синтезделуі  жөніндегі  информациясын  сақтайды. Егерде,
белгілі бір себептермен нуклеотидтердің біреуі кірмей немесе алмасып қалса, басқа
ақуыз  синтезі  жүре  бастайды. Сондықтан  ақуыз  құрылымы  жөнінде  мəлімет
сақталған ДНҚ бөлігі – геном деп аталады.
Кейбір  бактериялардың  хромосомдар  құрылымы  толықтай  белгілі  болған.
Мысалы  сенна  таяқшасы  деген  атпен  белгілі  бактерияларының  хромосомасы 200-
ден  аса  геннен  тұрады. Ғалымдар  осы  гендердің  хромосома  шеңберінде
орналасуының картасын жасаған.
Гибридті  ДНҚ  алу  барысында  атқарылатын  ген  инженериясы  жұмыстарының
дұрыс жүруіне, бактериалды жасуша бірліктеріне кіретін плазмидтер деп аталатын
құрылымдар  үлкен  роль  атқаратындығы  анықталған. Плазмида  терминін
қолданысқа америкалық ғалым генетик жəне биохимик Джошуа Ледерберг 1952 ж.
енгізді.
Плазмидтер  дегеніміз – құрамына 2250-ден 400000 жұпқа  дейін нуклеотидтер
кіретін  ДНҚ  молекуласы  болып  табылады. Олар  бактериялар  жасушаларында
бірден  бастап  бірнеше  ондық  жұп  көлемінде  кездесуі  мүмкін  жəне
хромосомалардан  бөлек  орналасады. Бактерия  хромосомасы  сияқты  плазмидтер де
шеңбер  тəрізді  болып  біткенімен, хромосомалардан  əжептеуір  кіші  болады.
Плазмидтердегі  ДНҚ  саны  бактериялды  хромосомалармен  салыстырғанда 20-1000
есеге  дейін  аз  болады. Плазмидтер  бактериялды  хромосомаларға  тəуелсіз  екі
еселене  алу (репликациялану) ерекшеліктеріне  ие. Плазмидтер  бактериялды
жасушаларының дəрілерге, мысалы  антибиотиктерге  қарсы тұру  қабілеттіліктеріне
жауап  береді. Бұлардың  ең  маңызды  қасиеттері  қатарына  бір  жасушадан  екінші
жасушаға өте алу ерекшелігін жатқызуға болады.
Егерде  плазмидаға  ДНҚ-ның  қандай  да  бір  бөлігін  ендірсе, ол  плазмидамен
бірге  репликацияланады. Осы  ерекшеліктің  арқасында  адамдарды  қызықтыратын
қажетті гендерді еселей көбейтіп (клондап) алуға болады.
Генетикалық инженерияның əдістерін дамытуда эндонуклеазалар деп аталатын
спецификалық  ферменттер  өте  үлкен  маңызға  ие  болды. Ферменттер – ағзадағы
жүретін  биохимиялық  үдерістердің  қарқынын  бірнеше  есе  арттыра  алатын, шығу
тегі ақуыздық негізді болып келетін биологиялық катализаторлар екенін еске түсіре
кетейік. Эндонуклеазалар  бактериялды  жасушаларының  өздерімен  синтезделеді
жəне  шеңберлі  ДНҚ  молекулаларын  сызықты  бөліктерге  кесе  алатын  қабілетке  ие
екендіктері  анықталған. Осындай  ферменттердің  барлығы  жөніндегі  ойлар, өткен
ғасырдың 50-ші  жылдарының  басында  бірнеше  зертханаларда  жүргізілген
тəжірибелер  барысында, бактериалды  жасушаларында  бактериофагтардың
(бактерия  вирустары) көп  көбейе  алмауы  себебі  анықталғаннан  кейін  жасалынған

15
болатын. Рестрикция  деген  сөз  бір  нəрсенің  шектелуін  білдіреді. Сол  себептен
бактериофагтардың көбейуіне шектеу келтіретін фермент түрлері – рестриктазалар
деп  атала  басталды. Қазіргі  кезде  оларды  əртүрлі  микроорганизмдерден  бөліп
алады. Олар  генетикалық  инженерияда  жасалатын  тəжірибелерде  міндетті  түрде
қолданыла  бастады. Рестриктазалар  көмегімен  ДНҚ  молекулаларын  қажетті
жерлерінен кесіп алу мүмкін болды.
Бактериялды  жасушаларда  рестриктаза  ферменттерімен  бірге, рестриктазалар
кескен  ДНҚ  бөліктерін  қайта «тіге» немесе «желімдей» алатын лигаза атты
ферменттер  де  синтезделетіні  белгілі  болды. Сондықтан, рестриктаза  мен  лигаза
ферменттерінің ашылуы генетикалық инженерияның дамуына үлкен жол ашты. Бұл
ферменттердің  көмегімен, қажетті  қасиеттерге  ие  ДНҚ  молекулаларын  арнайы
құрастыру мүмкіндігіне жол ашылды.
Ген инженериясының негізгі мазмұны – ағзадағы қажетті генді бөліп алып, оны
вектормен  біріктіруге  саяды. Мұнда  көбінесе  генетикалық  вектор  ретінде
плазмидалық ДНҚ-ын пайдаланады. Осы үдеріс нəтижесінде алынған гибридті ДНҚ
молекуласы (рекомбинантты, яғни  рДНҚ), бактерия  жасушасына  ендіріледі.
Бактерия  жасушасында  векторлардың  еселенуі (репликация) нəтижесінде,
дайындалған гибридті рДНҚ молекулаларының да саны арта бастайды. Бұл үдеріс –
рекомбинантты ДНҚ-ын клондау деп аталады.
Жалпылай  алғанда  гендік  инженерия  жұмыстарының  барысы  өз  кезегімен
атқарылатын келесідей кезеңдерден тұрады деуге болады:
1. Ағза  жасушаларынан (Е. coli) қажетті ДНҚ-ын  жəне  ДНҚ  векторларын  бөліп
алу.
2. ДНҚ-ын  арнаулы  рестриктаза  ферменттері  арқылы  қажетті  гені  бар
бөліктерінен  бөлу  жəне  бөлінген  генді  пайда  болған  рестриктазалық
қосындылар арасынан ажыратып алу.
3. Ағзалардан  алынған  қажетті  ДНҚ-ның  бөліктерін (гендерді) лигаза
ферменттерін қолдана отырып ДНҚ векторларымен біріктіру (рДНҚ құрау).
4. Құрастырылған  рДНҚ-ын  арнайы  дайындалған  ағзаларға, мысалы Е. coli
немесе денелік жасушаларына ендіру.
5.
ДНҚ  молекулалары  егілген  гибридті  бактерияларды  арнайы  қоректік
ортаға  себу  арқылы, тек  олардың  көбеюін (репликациясын) қамтамасыз  ету
(Гендердің генотиптік көрініс беруі экспрессия деп аталады).
6. ДНҚ 
молекулалары 
егілген 
гибридті 
бактериялар 
колонияларын
идентификациялау.
7. Клондалған  ДНҚ (клондалған  гендерді) бөлу  жəне  оларды  сипаттау. Бұл
кезеңде  клондалған  ДНҚ  бөліктеріндегі  азотты  негіздері  де  кесіп
(секвенирование) тасталады.
Жоғарыда  айтылған  гендік  инженерия  жұмыстарының  кезеңдерін  жалпылай
сызбанұсқа  түрінде  көрсететін  болсақ, келесі  келтірілген  суреттегідей  болады
(сурет-3)

16
                                                    Клондалған ДНҚ бөлу
                                               жəне сипаттау
3-сурет. Гендік инженерия жұмыстарының атқарылу кезеңдері

жүктеу/скачать 4,09 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: