Промышленный синтез белков

Рекомбинантные микроорганизмы используются для промышленного получения разнообразных белков в биореакторах (ферментерах). Часто для получения хозяйственно ценных продуктов используют бактерию E. coli с введенной в нее рекомбинантной ДНК, несущей определенный ген с заданными свойствами (например, ген гемоглобина или ген инсулиноподобного фактора роста человека).

Промышленная ферментация и получение очищенного продукта – это процесс многоступенчатый.

Инсулин человека был первым "генно-инженерным" белком, полученным с помощью такой технологии в начале 80-х годов. Было установлено, что около 1-2% населения страдает диабетом. Из них приблизительно 20% нуждается в инъекциях инсулина – гормона, который выделяют из поджелудочной железы животных: коров и свиней. Однако инсулин животных отличается от инсулина человека по аминокислотным последовательностям. При инъекции такого инсулина человеку в крови накапливаются антитела. Поэтому, естественно, самым подходящим для лечения является инсулин человека. Получить такой препарат удалось при использовании технологии рекомбинантной ДНК. На рис. 4 приведена схема получения инсулина человека на основе технологии рекомбинантной ДНК, разработанная фирмой Eli Lilly and Co в США.

Первоначально был произведен синтез гена А-цепи инсулина и отдельно гена β-цепи. Каждый из этих генов был встроен в ген β-галактозидазы плазмиды, введенные затем в бактериальные клетки Е. со11. В питательную среду для роста бактерий была добавлена лактоза, которая индуцировала синтез β-галактозидазы, а вместе с ней и А- и В-цепей инсулина. После лизиса бактерий и обработки бромцианом, который расщепляет белки по остатку метионина, цепи инсулина отделяют от β-галактидазы. После очистки А- и В-цепей их объединяют, и образуется нативный двухцепочечный инсулин. Было показано, что он не содержит белков бактерии Е. со11, токсинов и др. побочных продуктов, а по физическим свойствам идентичен инсулину из поджелудочной железы человека. Во время тестирования не было зафиксировано аллергических реакций, и данный препарат был рекомендован для массового производства.

Прошли клинические испытания и поступили в продажу другие коммерческие препараты, полученные с помощью методов генетической инженерии – интерферон (рис.) и гормон роста человека (рис.).

Рис. Схема получения инсулина человека на основе

технологи рекомбнантных ДНК (Millеr, Baxter, 1980)

Рис. Коммерческие препараты соматотропина и биотропина, полученные с помощью генной инженерии

В следующих разделах будут рассмотрены примеры использования технологии рекомбинантных ДНК у высших растений.

Приведенные примеры развивающихся направлений биотехнологии, в основном, касались использования в различных процессах микроорганизмов. В последнее десятилетие интенсифицируются исследования по генетике соматических клеток млекопитающих и высших растений.

Разработка и применение методов культивирования изолированных клеток открывает возможность вовлекать их в систему биотехнологических процессов

Главное:

- Продукты генно-инженерного производства используются в фармакологии, пищевой и химической промышленности, а также в сельском хозяйстве.

- Методы генной инженерии применяют для получения субъединичных (содержащих отдельные компоненты патогенного организма) или аттенуированных (приготовленных с использованием ослабленных микроорганизмов) новых поколений вакцин, используемых при лечении различных заболеваний.

- Моноклональные антитела и ДНК-зонды используются в диагностических целях, в том числе в судебной экспертизе.

- Первым лекарственным препаратом, произведенным бактериями, был инсулин, полученный в результате введения в бактерии гена инсулина человека. Впервые инсулин получили из бактериальных клеток в 1982 году. Препарат используют для лечения сахарного диабета у людей.

- Генно-инженерные подходы позволили получить «супербациллу», расщепляющую большинство углеводородов нефти.

- Генная терапия основана на переносе нового генетического материала в клетки организма человека для достижения терапевтического эффекта.

- Процесс синтеза соответствующих генов зависит от работы промотора – участка молекулы ДНК, с которым связывается РНК-полимераза.

- Проведение генно-инженерных работ регулируется строгими правилами, разработанными национальным институтами здравоохранения США и федеральным законом России, принятым в 1996 году.

Контрольные вопросы

1. Методы биотехнологии рекомбинантных ДНК. Рестрикция ДНК.

2. Методы биотехнологии рекомбинантных ДНК Методы секвенирования ДНК.

3. Методы биотехнологии рекомбинантных ДНК. Гибридизация и использование ДНК-зондов.

4. Методы биотехнологии рекомбинантных ДНК Клонирование ДНК. Типы векторов.

5. Клонирование и экспрессия генов в эукариотических клетках.

6. Использование генетической инженерии в животноводстве.

7. Генноинженерный метод получения инсулина.

8. Генноинженерный метод получения соматотропина.

9. Генноинженерный метод получения интерферона.

10.Методы получения трансгенных растений.

11. Результаты и перспективные направления генной инженерии растений.

12. Экологические проблемы, порождаемые трансгенными организмами.

Поиск по сайту: