Zülalların istehsalı üçün genetik mühəndislik üsulları. TNF Efimov Qriqori Aleksandroviçə qarşı rekombinant antikorlara əsaslanan yeni genetik mühəndislik zülalları. Floresan sensor Vhh41-KTNFin vitro və in vivo bioloji xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi

Bilik bazasında yaxşı işinizi göndərin sadədir. Aşağıdakı formadan istifadə edin

Tədris və işlərində bilik bazasından istifadə edən tələbələr, aspirantlar, gənc alimlər Sizə çox minnətdar olacaqlar.

haqqında yerləşdirilib http://www.allbest.ru/

Kurs işi

İntizam: Kənd təsərrüfatı biotexnologiyası

mövzuda: "Zülal mühəndisliyi"

İnşa
Giriş
I. Zülal mühəndisliyi

1.1 Zülal mühəndisliyi konsepsiyası. İnkişaf tarixi

II. Mühəndis zülalların nümunələri

3.3 Zülal mühəndisliyinin bəzi nailiyyətləri.

Nəticə
Biblioqrafiya

Mövzu: Protein mühəndisliyi.

Açar sözlər: biotexnologiya, gen mühəndisliyi, zülal, genetik kod, gen, DNT, RNT, ATP, peptidlər, epitop.

Kurs işinin məqsədi: “protein mühəndisliyi” anlayışını və onun istifadəsinin potensial imkanlarını öyrənmək.

Protein mühəndisliyinin potensial imkanları:

1. Çevrilən maddənin - substratın fermentə bağlanma gücünü dəyişdirməklə, fermentativ reaksiyanın ümumi katalitik səmərəliliyini artırmaq olar.

2. Geniş temperatur və turşuluq diapazonunda zülalın dayanıqlığını artırmaqla o, ilkin zülalın denatürasiyaya uğradığı və fəaliyyətini itirdiyi şəraitdə istifadə oluna bilər.

3. Susuz həlledicilərdə fəaliyyət göstərə bilən zülallar yaratmaqla qeyri-fizioloji şəraitdə katalitik reaksiyalar aparmaq mümkündür.

4. Fermentin katalitik mərkəzini dəyişdirməklə siz onun spesifikliyini artıra və arzuolunmaz yan reaksiyaların sayını azalda bilərsiniz.

5. Zülalın onu parçalayan fermentlərə qarşı müqavimətini artırmaqla onun təmizlənməsi prosedurunu sadələşdirmək olar.

6. Zülalın adi qeyri-aminturşu komponenti (vitamin, metal atomu və s.) olmadan fəaliyyət göstərə bilməsi üçün dəyişdirilərək bəzi fasiləsiz texnoloji proseslərdə istifadə oluna bilər.

7. Fermentin tənzimləyici bölmələrinin strukturunu dəyişdirməklə mənfi əks əlaqənin növünə görə onun fermentativ reaksiya məhsulu tərəfindən inhibə dərəcəsini azaltmaq və bununla da məhsulun məhsuldarlığını artırmaq mümkündür.

8. İki və ya daha çox zülalın funksiyalarını daşıyan hibrid zülal yaratmaq mümkündür.

9. Hibrid zülal yaratmaq mümkündür, onun bölmələrindən biri hibrid zülalın kultura hüceyrədən ayrılmasını və ya qarışıqdan çıxarılmasını asanlaşdırır.

Giriş

Qədim zamanlardan biotexnologiyadan əsasən yeyinti və yüngül sənaye sahələrində: şərabçılıqda, çörəkbişirmədə, süd məhsullarının qıcqırdılmasında, mikroorqanizmlərin istifadəsi əsasında kətan və dərinin emalında istifadə edilmişdir. Son onilliklərdə biotexnologiyanın imkanları çox genişləndi. Bu, canlı orqanizmlərdə fermentlərin kataliz etdiyi biokimyəvi reaksiyaların optimal şəraitdə (temperatur və təzyiq) baş verməsi, daha məhsuldar, ekoloji cəhətdən təmiz və kimyəvi maddələr tələb etməməsi sadə səbəbdən onun üsullarının adi üsullardan daha sərfəli olması ilə bağlıdır. ətraf mühiti zəhərləyən reagentlər.

Biotexnologiyanın obyektləri canlı orqanizmlər qruplarının çoxsaylı nümayəndələri - mikroorqanizmlər (viruslar, bakteriyalar, protozoa, mayalar), bitkilər, heyvanlar, həmçinin onlardan təcrid olunmuş hüceyrələr və hüceyrəaltı komponentlər (orqanellər) və hətta fermentlərdir. Biotexnologiya canlı sistemlərdə baş verən, enerjinin ayrılması, metabolik məhsulların sintezi və parçalanması, hüceyrənin kimyəvi və struktur komponentlərinin əmələ gəlməsi ilə nəticələnən fizioloji və biokimyəvi proseslərə əsaslanır.

Biotexnologiyanın əsas istiqaməti mikroorqanizmlərdən və becərilmiş eukaryotik hüceyrələrdən istifadə etməklə bioloji aktiv birləşmələrin (fermentlər, vitaminlər, hormonlar), dərman vasitələrinin (antibiotiklər, peyvəndlər, zərdablar, yüksək spesifik anticisimlər və s.), eləcə də qiymətli birləşmələrin istehsalıdır. yem əlavələri, məsələn, əvəzolunmaz amin turşuları, yem zülalları və s.).

Genetik mühəndislik üsulları insanın genetik xəstəliklərinin müalicəsi üçün zəruri olan insulin və somatotropin (böyümə hormonu) kimi hormonları sənaye miqdarında sintez etməyə imkan vermişdir.

Biotexnologiya təkcə elmin və istehsalın konkret problemlərini həll etmir. Onun daha qlobal metodoloji vəzifəsi var - insanın canlı təbiətə təsirinin miqyasını genişləndirir və sürətləndirir və canlı sistemlərin insanın mövcudluğu şərtlərinə, yəni noosferə uyğunlaşmasına kömək edir. Beləliklə, biotexnologiya antropogen adaptiv təkamüldə güclü amil kimi çıxış edir.

Biotexnologiya, genetik və hüceyrə mühəndisliyinin perspektivli perspektivləri var. Getdikcə daha çox yeni vektor ortaya çıxdıqca, insanlar bitkilərin, heyvanların və insanların hüceyrələrinə lazımi genləri daxil etmək üçün onlardan istifadə edəcəklər. Bu, tədricən bir çox irsi insan xəstəliklərindən qurtulmağa, hüceyrələri zəruri dərmanları və bioloji aktiv birləşmələri, sonra isə qidada istifadə olunan birbaşa zülalları və əvəzolunmaz amin turşularını sintez etməyə məcbur etməyə imkan verəcəkdir. Təbiət tərəfindən artıq mənimsənilmiş üsullardan istifadə edərək, biotexnoloqlar fotosintez vasitəsilə hidrogeni - gələcəyin ən ekoloji yanacağı olan elektrik enerjisini əldə etməyə və normal şəraitdə atmosfer azotunu ammonyaka çevirməyə ümid edirlər.

Təbii zülalların fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri çox vaxt bu zülalların insanlar tərəfindən istifadə ediləcəyi şərtləri təmin etmir. Onun ilkin strukturunda dəyişiklik tələb olunur ki, bu da əvvəlkindən fərqli məkan quruluşuna və yeni fiziki-kimyəvi xassələrə malik zülalın əmələ gəlməsini təmin edəcək, təbii zülala xas olan funksiyaları başqa şəraitdə yerinə yetirməyə imkan verəcəkdir. Zülal mühəndisliyi zülalların qurulması ilə məşğul olur.

Zülal mühəndisliyinin başqa bir tətbiq sahəsi kimyəvi və bioloji hücumlar üçün istifadə edilə bilən maddələr və mikroorqanizmləri zərərsizləşdirə bilən zülalların yaradılmasıdır. Məsələn, hidrolaza fermentləri həm sinir qazlarını, həm də kənd təsərrüfatında istifadə olunan pestisidləri zərərsizləşdirməyə qadirdir. Üstəlik, fermentlərin istehsalı, saxlanması və istifadəsi ətraf mühit və insan sağlamlığı üçün təhlükəli deyil.

Dəyişdirilmiş bir zülal əldə etmək üçün kombinatorial kimya üsullarından istifadə olunur və istiqamətləndirilmiş mutagenez aparılır - DNT-nin kodlaşdırma ardıcıllığına xüsusi dəyişikliklərin tətbiqi, amin turşusu ardıcıllığında müəyyən dəyişikliklərə səbəb olur. İstənilən xüsusiyyətlərə malik bir zülalın effektiv şəkildə layihələndirilməsi üçün onun fiziki-kimyəvi xassələrinin və funksiyalarının asılı olduğu zülalın məkan strukturunun əmələ gəlməsinin qanunauyğunluqlarını bilmək lazımdır, yəni zülalın ilkin quruluşunun necə olduğunu bilmək lazımdır. , onun amin turşusu qalıqlarının hər biri zülalın xassələrinə və funksiyalarına təsir göstərir. Təəssüf ki, əksər zülalların üçüncü quruluşu məlum deyil, istənilən xüsusiyyətlərə malik zülal əldə etmək üçün hansı amin turşusunun və ya amin turşularının ardıcıllığının dəyişdirilməsi lazım olduğu həmişə məlum deyil. Artıq kompüter analizindən istifadə edən elm adamları amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığına əsasən bir çox zülalların xüsusiyyətlərini proqnozlaşdıra bilirlər. Belə bir analiz istənilən zülalların yaradılması prosedurunu çox asanlaşdıracaq. Bu arada, arzu olunan xüsusiyyətlərə malik dəyişdirilmiş zülal əldə etmək üçün əsasən fərqli yolla gedirlər: bir neçə mutant gen əldə edirlər və onlardan birinin arzu olunan xüsusiyyətlərə malik olan protein məhsulunu tapırlar.

Sahəyə yönəldilmiş mutagenez üçün müxtəlif eksperimental yanaşmalardan istifadə olunur. Dəyişdirilmiş geni qəbul edərək, bir genetik quruluşa inteqrasiya olunur və bu genetik konstruksiya ilə kodlanmış zülalı sintez edən prokaryotik və ya eukaryotik hüceyrələrə daxil edilir.

I. Zülal mühəndisliyi

1.1 Zülal mühəndisliyi konsepsiyası. İnkişaf tarixi

Zülal mühəndisliyi faydalı və ya qiymətli zülalların inkişafı ilə məşğul olan biotexnologiyanın bir sahəsidir. Bu, zülalların qatlanması və zülalların dəyişdirilməsi və yaradılması prinsiplərinin öyrənilməsinə yönəlmiş nisbətən yeni bir fəndir.

Zülal mühəndisliyi üçün iki əsas strategiya var: yönəldilmiş protein modifikasiyası və yönəldilmiş təkamül. Bu üsullar bir-birini istisna etmir; tədqiqatçılar tez-tez hər ikisini istifadə edirlər. Gələcəkdə zülalın strukturu və funksiyası haqqında daha ətraflı biliklər, eləcə də yüksək texnologiyanın inkişafı zülal mühəndisliyinin imkanlarını əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirə bilər. Nəticədə, yeni amin turşularının genetik koda daxil edilməsinə imkan verən yeni üsul sayəsində hətta qeyri-təbii amin turşuları da daxil edilə bilər.

Zülal mühəndisliyi zülal fizikası ilə kimya və gen mühəndisliyinin kəsişməsində yaranmışdır. O, müəyyən xüsusiyyətlərə malik dəyişdirilmiş və ya hibrid protein molekullarının yaradılması problemini həll edir. Belə bir tapşırığı həyata keçirməyin təbii yolu dəyişdirilmiş zülalı kodlayan genin strukturunu proqnozlaşdırmaq, onun sintezini, klonlaşdırılmasını və alıcı hüceyrələrdə ifadəsini həyata keçirməkdir.

İlk idarə olunan protein modifikasiyası 60-cı illərin ortalarında Koshland və Bender tərəfindən həyata keçirilmişdir. Hidroksil qrupunu proteazanın aktiv mərkəzində olan sulfhidril qrupu ilə əvəz etmək üçün onlar kimyəvi modifikasiya üsulundan istifadə ediblər. Lakin məlum oldu ki, belə tiolsubtilisin proteaz aktivliyini saxlamır.

Kimyəvi cəhətdən bir zülal, bir poliamin turşusu zənciri və ya polimer olan bir növ molekuldur. 20 növ amin turşusu ardıcıllığından ibarətdir. Zülalların quruluşunu öyrəndikdən sonra insanlar belə bir sual verdilər: tamamilə yeni amin turşusu ardıcıllıqlarını tərtib etmək mümkündürmü ki, onlar insanların ehtiyac duyduğu funksiyaları adi zülallardan daha yaxşı yerinə yetirsinlər? Protein mühəndisliyi adı bu fikrə uyğun idi.

İnsanlar bu cür mühəndislik haqqında hələ 20-ci əsrin 50-ci illərində düşünməyə başladılar. Bu, ilk protein amin turşusu ardıcıllığının deşifr edilməsindən dərhal sonra baş verdi. Dünyanın bir çox laboratoriyalarında təbiəti təkrarlamaq və tamamilə ixtiyari poliamin turşusu ardıcıllığı ilə kimyəvi sintez etmək cəhdləri edilmişdir.

Buna ən çox kimyaçı B. Merrifild nail olmuşdur. Bu amerikalı poliamin turşusu zəncirlərinin sintezi üçün son dərəcə təsirli bir üsul hazırlamağı bacardı. Bunun üçün Merrifild 1984-cü ildə kimya üzrə Nobel mükafatına layiq görülüb.

Şəkil 1. Zülal mühəndisliyinin necə işlədiyinin sxemi.

Amerikalı qısa peptidləri, o cümlədən hormonları sintez etməyə başladı. Eyni zamanda, vəzifəsi süni zülallar istehsal etmək olan bir avtomat - "kimyəvi robot" yaratdı. Robot elmi dairələrdə sensasiyaya səbəb olub. Lakin tezliklə məlum oldu ki, onun məhsulları təbiətin istehsal etdikləri ilə rəqabət apara bilməz.

Robot amin turşusu ardıcıllığını dəqiq şəkildə təkrarlaya bilmədi, yəni səhvlərə yol verdi. O, bir zənciri bir ardıcıllıqla, digərini isə bir qədər dəyişdirilmiş zənciri sintez etdi. Hüceyrədə bir zülalın bütün molekulları ideal şəkildə bir-birinə bənzəyir, yəni onların ardıcıllığı tamamilə eynidir.

Başqa bir problem var idi. Hətta robotun düzgün sintez etdiyi molekullar belə fermentin işləməsi üçün lazım olan məkan formasını almayıb. Beləliklə, təbiəti üzvi kimyanın adi üsulları ilə əvəz etmək cəhdi çox təvazökar bir müvəffəqiyyətə səbəb oldu.

Alimlər zülalların lazımi modifikasiyalarını axtararaq yalnız təbiətdən öyrənə bildilər. Burada məsələ ondadır ki, təbiətdə daim zülalların amin turşusu ardıcıllığında dəyişikliklərə səbəb olan mutasiyalar olur. Müəyyən bir substratı daha səmərəli emal edən zəruri xüsusiyyətlərə malik mutantları seçsəniz, belə bir mutantdan dəyişdirilmiş bir fermenti təcrid edə bilərsiniz, bunun sayəsində hüceyrə yeni xüsusiyyətlər əldə edir. Amma bu proses çox uzun zaman alır.

Genetik mühəndislik meydana çıxanda hər şey dəyişdi. Onun sayəsində istənilən nukleotid ardıcıllığı ilə süni genlər yaratmağa başladılar. Bu genlər hazırlanmış vektor molekullarına daxil edildi və DNT bakteriya və ya mayaya daxil edildi. Orada süni gendən RNT-nin surəti götürülüb. Nəticədə lazımi protein istehsal edildi. Onun sintezindəki səhvlər istisna edilmişdir. Əsas odur ki, düzgün DNT ardıcıllığı seçilsin və sonra hüceyrənin ferment sistemi öz işini qüsursuz yerinə yetirdi. Beləliklə, belə nəticəyə gələ bilərik ki, gen mühəndisliyi ən radikal formada zülal mühəndisliyinə yol açmışdır.

1.2 Zülal mühəndisliyi strategiyaları

Məqsədli protein modifikasiyası. Məqsədli zülal modifikasiyasında alim zülalın strukturu və funksiyası haqqında ətraflı məlumatlardan istifadə edərək istənilən dəyişiklikləri həyata keçirir. Ümumilikdə, bu metodun üstünlüyü ucuz və texniki cəhətdən mürəkkəb olmamasıdır, çünki sahəyə yönəldilmiş mutagenez texnikası yaxşı inkişaf etmişdir. Bununla belə, onun əsas çatışmazlığı ondan ibarətdir ki, zülalın təfərrüatlı strukturu haqqında məlumat çox vaxt çatışmır və strukturu məlum olduqda belə, müxtəlif mutasiyaların təsirini proqnozlaşdırmaq çox çətin ola bilər.

Protein modifikasiyası proqram alqoritmləri əvvəlcədən müəyyən edilmiş hədəf strukturu yaratmaq üçün az enerji tələb edən yeni amin turşusu ardıcıllığını müəyyən etməyə çalışır. Tapılmalı olan ardıcıllıq böyük olsa da, zülal modifikasiyası üçün ən çətin tələb oxşar suboptimal ardıcıllıqlardan fərqli olaraq optimal ardıcıllığı müəyyən etmək və müəyyən etmək üçün sürətli, lakin dəqiq bir yoldur.

İstiqamətləndirilmiş təkamül. İstiqamətləndirilmiş təkamüldə zülala təsadüfi mutagenez tətbiq edilir və müəyyən keyfiyyətlərə malik variantları seçmək üçün seçim aparılır. Sonra, daha çox mutasiya və seçim raundları tətbiq olunur. Bu üsul təbii təkamülü təqlid edir və ümumiyyətlə yönəldilmiş modifikasiya üçün üstün nəticələr verir.

DNT qarışdırma kimi tanınan əlavə texnika daha yaxşı nəticələr əldə etmək üçün uğurlu variantların hissələrini qarışdırır və müəyyən edir. Bu proses cinsi çoxalma zamanı təbii olaraq baş verən rekombinasiyaları təqlid edir. İstiqamətləndirilmiş təkamülün üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, zülal strukturu haqqında qabaqcadan bilik tələb etmir və müəyyən mutasiyanın hansı təsirə malik olacağını təxmin etmək lazım deyil. Doğrudan da, istiqamətləndirilmiş təkamül təcrübələrinin nəticələri təəccüblüdür, çünki arzu olunan dəyişikliklər çox vaxt belə təsir göstərməməli olan mutasiyalar nəticəsində baş verir. Dezavantaj, bu metodun bütün zülallar üçün mümkün olmayan yüksək məhsuldarlıq tələb etməsidir. Böyük miqdarda rekombinant DNT mutasiyaya uğramalı və məhsullar istənilən keyfiyyətə görə yoxlanılmalıdır. Seçimlərin çoxluğu prosesi avtomatlaşdırmaq üçün tez-tez robot texnikasının alınmasını tələb edir. Bundan əlavə, maraq doğuran bütün keyfiyyətləri yoxlamaq həmişə asan deyil.

II. Mühəndis zülalların nümunələri

Zülal mühəndisliyi hazır zülalın kimyəvi modifikasiyasına və ya təbii zülalların dəyişdirilmiş variantlarını əldə etməyə imkan verən genetik mühəndislik metodlarına əsaslana bilər.

Xüsusi bioloji katalizatorun dizaynı həm zülalın spesifikliyi, həm də metal orqanik kompleksin katalitik aktivliyi nəzərə alınmaqla həyata keçirilir. “Yarı sintetik bioüzvi komplekslər” əldə etmək üçün aparılan bu cür modifikasiyanın nümunələri. Sperma balina mioqlobini oksigeni bağlaya bilir, lakin biokatalitik aktivliyə malik deyil. Bu biomolekulun zülal molekullarının səthindəki histidin qalıqlarına bağlanan, tərkibində rutenium olan üç elektron ötürücü kompleksi ilə birləşməsi nəticəsində oksigeni azaldaraq eyni zamanda bir sıra üzvi substratları oksidləşdirə bilən kompleks əmələ gəlir. askorbat kimi, təbii askorbat oksidaz ilə demək olar ki, eyni sürətlə. Prinsipcə, zülallar başqa yollarla dəyişdirilə bilər. Məsələn, papaya nəzər salın. Üçölçülü quruluşu müəyyən edilmiş yaxşı öyrənilmiş proteolitik fermentlərdən biridir. Zülal molekulunun səthində sistein-25 qalığının yaxınlığında proteoliz reaksiyasının baş verdiyi genişlənmiş bir yiv var. Bu sahə, potensial substratın bağlanma sahəsinin əlçatanlığını dəyişdirmədən flavin törəməsi ilə alkilləşdirilə bilər. Belə dəyişdirilmiş flavopapainlər M-alkil-1,4-dihidronikotinamidlərin oksidləşməsi üçün istifadə edilmişdir və bu dəyişdirilmiş zülalların bəzilərinin katalitik aktivliyi təbii flavoprotein-NADH dehidrogenazlarınkından xeyli yüksək olmuşdur. Beləliklə, çox təsirli yarımsintetik ferment yaratmaq mümkün oldu. Yüksək aktivliyə malik, yerləşdirilmiş elektron çəkən əvəzediciləri olan flavinlərin istifadəsi nikotin amidinin azaldılması üçün effektiv katalizatorların işlənib hazırlanmasına imkan verə bilər.

DNT-nin kimyəvi sintezində son vaxtlar əldə edilən böyük irəliləyişlər zülal mühəndisliyi üçün əsaslı şəkildə yeni imkanlar açdı: təbiətdə rast gəlinməyən unikal zülalların dizaynı. Bu, texnologiyanın daha da inkişafını tələb edir ki, gen mühəndisliyi metodlarından istifadə edərək genlərin dəyişdirilməsi zülallarda proqnozlaşdırıla bilən dəyişikliklərə, onların dəqiq müəyyən edilmiş funksional xüsusiyyətlərinin yaxşılaşmasına gətirib çıxarır: dövriyyə sayı, müəyyən bir substrat üçün Km, istilik sabitliyi, optimal temperatur, sabitlik və qeyri-sulu həlledicilərdə aktivlik, substrat və reaksiyanın spesifikliyi, kofaktorlara olan tələb, optimal pH, proteaz müqaviməti, allosterik tənzimləmə, molekulyar çəki və subunit strukturu. Tipik olaraq, bu cür təkmilləşmə mutagenez və seçmə yolu ilə, daha yaxınlarda isə kimyəvi modifikasiya və immobilizasiya yolu ilə əldə edilmişdir. Müəyyən bir zülal molekulunu uğurla layihələndirmək üçün zülalların struktur xüsusiyyətlərini və onların arzu olunan xüsusiyyətlərini birləşdirən bir sıra fundamental nümunələri müəyyən etmək lazımdır. Beləliklə, tədqiq olunan zülal molekulunun kristal quruluşunu dəqiq bilməklə onun katalitik aktivliyini artırmaq üçün xüsusi olaraq dəyişdirilməli olan hissələrini müəyyən etmək mümkündür. Belə bir modifikasiya zülalın amin turşusu ardıcıllığının dəyişdirilməsindən ibarət ola bilər.

Başqa bir nümunə sahəyə xüsusi mutagenezin həyata keçirilməsidir. Bu aşağıdakı kimi baş verir. Tədqiqatçını maraqlandıran zülalın geni klonlanır və uyğun bir genetik daşıyıcıya daxil edilir. Sonra arzu olunan mutasiyaya malik oliqonukleotid primeri sintez olunur, onun ardıcıllığı on-on beş nukleotiddən ibarət olmaqla, təbii genin müəyyən bölgəsinə kifayət qədər homologdur və buna görə də onunla hibrid struktur yaratmağa qadirdir. Bu sintetik primer vektorun tamamlayıcı nüsxəsinin sintezinə başlamaq üçün polimerazlar tərəfindən istifadə olunur, sonra isə orijinaldan ayrılır və mutant zülalın idarə olunan sintezi üçün istifadə olunur. Alternativ yanaşma zəncirin parçalanmasına, dəyişdiriləcək sahənin çıxarılmasına və onun arzu olunan nukleotid ardıcıllığına malik sintetik analoqla əvəz edilməsinə əsaslanır.

Tirosil-tRNA sintetaza tirozin tRNA-nın aminoksilasiya reaksiyasını kataliz edir, bu da tirozil adenilat yaratmaq üçün tirozinin ATP tərəfindən aktivləşdirilməsini nəzərdə tutur. Bacillus stearothermophilus-dan təcrid olunmuş bu fermentin geni M13 bakteriofaqına daxil edilmişdir. Fermentin katalitik xassələri, xüsusən də substratı bağlamaq qabiliyyəti daha sonra sahəyə xas modifikasiya ilə dəyişdirildi. Beləliklə, treonin-51 alaninlə əvəz olundu. Bu, göründüyü kimi, bu qalıq və tirozil adenilat arasında hidrogen bağı yarada bilməməsi səbəbindən substratın bağlanmasının ikiqat artması ilə nəticələndi. Alanini prolinlə əvəz edərkən, ferment molekulunun konfiqurasiyası pozulur, lakin histidin-48 ilə qarşılıqlı əlaqəsi asanlaşdırıldığı üçün substratı bağlamaq qabiliyyəti yüz dəfə artır. Bənzər sahəyə xas dəyişikliklər β-laktamazda əldə edilmişdir və onlar adətən fermentin inaktivasiyası ilə müşayiət olunur. Serin-70-nin sisteinlə əvəz edilməsi p-tiol laktamazanın əmələ gəlməsinə gətirib çıxarır, onun bağlanma sabiti təbii fermentdən fərqlənmir, lakin penisillinə qarşı aktivliyi cəmi 1-2% təşkil edir. Buna baxmayaraq, bu mutant fermentin bəzi aktivləşdirilmiş sefalosporinlərə qarşı aktivliyi ilkin aktivlikdən heç də az deyil və hətta onu üstələyir; bu zülallar da proteazlara daha davamlıdır.

İndi struktur tədqiqatların adekvatlığını yoxlamaq üçün sayta xas mutasiyalar istifadə olunur. Bəzi hallarda, onlar zülalın struktur sabitliyinin və onun katalitik fəaliyyətinin ayrıla biləcəyini göstərə bildilər. Zülal strukturunun sabitliyi ilə onun funksiyası arasındakı əlaqə haqqında kifayət qədər məlumat toplanmışdır, biz bioloji katalizatorların fəaliyyətini dəqiq tənzimləyə və onların tam sintetik analoqlarını yarada bilərik. Bu yaxınlarda, ribonukleaza molekulunun aktiv fraqmentini kodlayan ilk sintetik ferment geninin klonlaşdırılmasını bildirən iş ortaya çıxdı.

III. Protein Mühəndisliyinin Tətbiqləri

Mövcud zülalların (fermentlər, anticisimlər, hüceyrə reseptorları) xassələrini yaxşılaşdırmaq və təbiətdə mövcud olmayan yeni zülallar yaratmaq üçün zülal mühəndisliyi texnologiyasından (çox vaxt rekombinant DNT üsulu ilə birlikdə) istifadə olunur. Bu cür zülallar dərmanların yaradılmasında, qida emalında və sənaye istehsalında istifadə olunur.

Hal-hazırda zülal mühəndisliyinin ən populyar tətbiqi "ekoloji cəhətdən təmiz" sənaye proseslərini inkişaf etdirmək üçün fermentlərin katalitik xüsusiyyətlərini dəyişdirməkdir. Ətraf mühit nöqteyi-nəzərindən fermentlər sənayedə istifadə olunan bütün katalizatorlar arasında ən məqbul olanıdır. Bu, biokatalizatorların suda həll olunma qabiliyyəti və neytral pH olan mühitdə və nisbətən aşağı temperaturda tam fəaliyyət göstərməsi ilə təmin edilir. Bundan əlavə, yüksək spesifikliyinə görə, biokatalizatorların istifadəsi çox az miqdarda arzuolunmaz istehsal əlavə məhsulları ilə nəticələnir. Kimya, tekstil, əczaçılıq, sellüloz-kağız, qida, energetika və müasir sənayenin digər sahələrində biokatalizatorlardan istifadə etməklə ekoloji cəhətdən təmiz və enerjiyə qənaət edən sənaye prosesləri çoxdan aktiv şəkildə tətbiq edilir.

Bununla belə, biokatalizatorların bəzi xüsusiyyətləri bəzi hallarda onların istifadəsini qəbuledilməz edir. Məsələn, fermentlərin çoxu temperatur yüksəldikdə parçalanır. Elm adamları zülal mühəndisliyi üsullarından istifadə edərək bu cür maneələri aşmağa və sərt istehsal şəraitində fermentlərin dayanıqlığını artırmağa çalışırlar.

Sənaye tətbiqləri ilə yanaşı, zülal mühəndisliyi tibbi inkişaflarda layiqli yer tapdı. Tədqiqatçılar virusları və şişlərə səbəb olan mutant genləri bağlaya və neytrallaşdıra bilən zülalları sintez edirlər; yüksək effektiv peyvəndlərin yaradılması və tez-tez əczaçılıq üçün hədəf olan hüceyrə səthi reseptor zülallarının öyrənilməsi. Qida alimləri bitki əsaslı zülalların və jelləşdirici maddələrin və ya qalınlaşdırıcı maddələrin qorunma xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün zülal mühəndisliyindən istifadə edirlər.

3.1 Peptid və epitop kitabxanaları

Canlı orqanizmdə əksər bioloji proseslər xüsusi zülal-zülal və ya zülal-nuklein turşusu qarşılıqlı təsirləri vasitəsilə idarə olunur. Belə proseslərə, məsələn, müxtəlif zülal amillərinin təsiri altında gen transkripsiyasının tənzimlənməsi, zülal liqandlarının hüceyrələrin səthindəki reseptorlarla qarşılıqlı əlaqəsi, həmçinin müvafiq antitellərlə antigenlərin spesifik bağlanması daxildir. Zülal liqandlarının reseptorlarla qarşılıqlı təsirinin molekulyar mexanizmlərini başa düşmək böyük fundamental və tətbiqi əhəmiyyət kəsb edir. Xüsusilə, yeni protein preparatlarının inkişafı adətən tələb olunan bioloji aktivliyə malik olan ilkin amin turşusu ardıcıllığının (sözdə “qurğuşun” ardıcıllığı) müəyyən edilməsi ilə başlayır. Bununla belə, əsas amin turşusu ardıcıllığına malik peptidlər də arzuolunmaz bioloji xüsusiyyətlərə malik ola bilər: aşağı aktivlik, toksiklik, orqanizmdə aşağı stabillik və s.

Peptid kitabxanalarının yaranmasına qədər onların bioloji xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması çoxlu sayda analoqların ardıcıl sintezi və onların bioloji aktivliyinin sınaqdan keçirilməsi yolu ilə həyata keçirilirdi ki, bu da çox vaxt və pul tələb edirdi. Son illərdə avtomatik sintezatorlardan istifadə etməklə qısa müddət ərzində minlərlə müxtəlif peptid yaratmaq mümkün olmuşdur. Məqsədli mutagenezin işlənmiş üsulları eyni zamanda alınan və bioloji aktivlik üçün ardıcıl sınaqdan keçirilmiş zülalların sayını kəskin şəkildə artırmağa da imkan vermişdir. Bununla belə, peptid kitabxanalarının yaradılması üçün yalnız bu yaxınlarda inkişaf etdirilmiş yanaşmalar meyarlara ən yaxşı cavab verən peptidləri effektiv şəkildə yoxlamaq üçün tələb olunan milyonlarla amin turşusu ardıcıllığını yaratmışdır. Bu cür kitabxanalar antikorların antigenlərlə qarşılıqlı təsirini öyrənmək, yeni ferment inhibitorları və antimikrob agentləri əldə etmək, arzu olunan bioloji aktivliyə malik molekulları hazırlamaq və ya zülallara antikor kimi yeni xüsusiyyətlər vermək üçün istifadə olunur.

Hazırlanma üsullarına görə peptid kitabxanaları üç qrupa bölünür. Birinci qrupa fərdi peptidlərin mikrodaşıyıcılarda immobilizasiya edildiyi peptidlərin kimyəvi sintezindən istifadə etməklə əldə edilən kitabxanalar daxildir. Bu yanaşma ilə, mikrodaşıyıcılarda hərəkətsizləşdirilmiş peptidlərə fərdi reaksiya qarışıqlarında ardıcıl amin turşuları əlavə edildikdən sonra, bütün reaksiya qarışıqlarının tərkibi birləşdirilir və yeni amin turşusu qalıqlarının əlavə edilməsinin növbəti mərhələsində istifadə olunan yeni hissələrə bölünür. Bir sıra belə addımlardan sonra, hər cür təsadüfi birləşmələrdə sintezdə istifadə olunan amin turşularının ardıcıllığını ehtiva edən peptidlər sintez olunur.

Mikrodaşıyıcılarda immobilizasiya olunmuş peptidlərin kitabxanalarının əhəmiyyətli çatışmazlığı var: onlar skrininq zamanı həll olunan formada təmizlənmiş reseptorların istifadəsini tələb edir. Eyni zamanda, əksər hallarda membranla əlaqəli reseptorlar əsas və farmakoloji tədqiqatlar üçün aparılan bioloji testlərdə ən çox istifadə olunur. İkinci üsula görə, peptid kitabxanaları bərk fazalı peptid sintezindən istifadə etməklə əldə edilir ki, bu prosesdə növbəti amin turşusunun artan peptid zəncirlərinə kimyəvi əlavə edilməsinin hər bir mərhələsində bütün və ya bəzi prekursor amin turşularının ekvimolyar qarışıqları istifadə olunur. Sintezin son mərhələsində peptidlər daşıyıcıdan ayrılır, yəni. onların həll olunan formaya çevrilməsi. İndi təsvir etdiyimiz peptid kitabxanalarının qurulmasına üçüncü yanaşma məhz gen mühəndisliyi metodlarının inkişafı sayəsində mümkün olmuşdur. Bu, bu cür metodların imkanlarını mükəmməl şəkildə göstərir və şübhəsiz ki, onların tətbiqində böyük irəliləyişdir. Bu baxımdan, zülalların epitoplarının (antigen təyinedicilərinin) öyrənilməsində peptid kitabxanalarından istifadənin nəticələrini daha ətraflı nəzərdən keçirəcəyik.

Hibrid zülalların istehsalı üçün genetik mühəndislik texnologiyası onların bioloji aktivliyini təhlil etmək üçün qısa peptidlərin alınması üçün effektiv metodu inkişaf etdirməyə imkan verdi. Gen kitabxanalarında olduğu kimi, gen mühəndisliyi üsulları ilə əldə edilən peptid kitabxanaları qısa peptidlərin böyük (çox vaxt tam) dəstini təmsil edir. Son iki müşahidə peptidlər kitabxanasını eyni vaxtda və protein epitoplarının kitabxanası kimi nəzərdən keçirməyə imkan verir. Birincisi, qısa peptidlərə antikor qarşılıqlı təsirində böyük rol oynayan bütün əsas amin turşusu qalıqları daxil ola bilər və onlar zülalların böyük antigen determinantlarını təqlid edə bilirlər. İkincisi, əksər hallarda, protein liqandlarının bir neçə ən vacib amin turşusu qalıqları və onların reseptorları arasında əmələ gələn qeyri-kovalent bağlar liqand-reseptor qarşılıqlı təsirinin ümumi enerjisinə böyük töhfə verir. Bunu nəzərə alaraq, hər hansı bir peptid potensial liqand, hapten və ya daha böyük polipeptidlərin antigen determinantının bir hissəsi hesab edilə bilər və istənilən peptid kitabxanası müvafiq protein reseptorları üçün zülal epitopları və ya potensial liqandlar kitabxanası hesab edilə bilər.

Üçüncü yanaşmanın həyata keçirilməsi nəticəsində əldə edilən peptid kitabxanası, müasir formada, bakteriofaq virionlarının səthində özlərinin bir hissəsi kimi ifadə olunan onlarla və hətta yüz milyonlarla qısa müxtəlif amin turşusu ardıcıllığının məcmusudur. struktur zülallar. Bu, gen mühəndisliyi metodlarından istifadə etməklə, onun virionlarının dəyişdirilmiş struktur zülallarını bakteriofaqların genomuna kodlayan hibrid rekombinant genlərin daxil edilməsi sayəsində mümkün olur. (Bu üsul faj nümayişi kimi tanınır.) Belə genlərin ifadəsi nəticəsində N- və ya C-terminallarında əlavə amin turşusu ardıcıllıqlarının mövcud olduğu hibrid zülallar əmələ gəlir.

Peptidlərin və epitopların kitabxanaları, həmçinin humoral immun cavab mexanizmlərinin, eləcə də immunitet sisteminin xəstəliklərinin öyrənilməsində istifadəsini tapacaqdır. Xüsusilə, əksər otoimmün xəstəliklər bədənin öz antigenlərinə qarşı otoantikorların meydana gəlməsi ilə müşayiət olunur. Bu antikorlar bir çox hallarda müəyyən bir otoimmün xəstəliyin spesifik markerləri kimi xidmət edir. Epitoplar kitabxanasından istifadə edərək, prinsipcə, peptid markerləri əldə etmək mümkündür, onların köməyi ilə həm fərdi orqanizmdə, həm də bir qrup xəstədə patoloji prosesin inkişafı zamanı otoantikorların spesifikliyinə nəzarət etmək olar. və əlavə olaraq, naməlum etiologiyalı xəstəliklərdə otoantikorların spesifikliyini müəyyən etmək.

Peptidlərin və epitopların kitabxanaları da potensial olaraq qoruyucu antikorlarla qarşılıqlı əlaqədə olan peptidləri müəyyən etmək üçün immun seraların yoxlanılması üçün istifadə edilə bilər. Belə peptidlər patogen orqanizmlərin antigen determinantlarını təqlid edəcək və bədənin qoruyucu antikorları üçün hədəf kimi xidmət edəcəkdir. Bu, müvafiq patogenlərə qarşı antikorları olmayan xəstələrin peyvənd edilməsi üçün belə peptidlərdən istifadə etməyə imkan verəcəkdir. Peptid kitabxanalarından istifadə edərək epitopların tədqiqi ligandların və reseptorların qarşılıqlı təsirinin tətbiqi və fundamental tədqiqatlarında istifadəsinin çoxsaylı sahələrindən birinin xüsusi halıdır. Bu yanaşmanın daha da təkmilləşdirilməsi qısa peptidlərə əsaslanan yeni dərmanların yaradılmasını asanlaşdırmalı və zülal-zülal qarşılıqlı təsir mexanizmlərinin fundamental tədqiqatlarında faydalı olmalıdır.

3.2 Fusion zülallarda məruzəçi zülallar

Başqa bir halda, füzyon zülalları, bu peptidlərin füzyon zülalları daxilində sabitləşməsi səbəbindən bakterial hüceyrələrdə qısa peptidlərin yüksək səviyyədə ifadəsini əldə etmək üçün istifadə olunur. Hibrid zülallar tez-tez aşkarlanması çətin olan rekombinant zülalları müəyyən etmək və təmizləmək üçün istifadə olunur. Məsələn, tədqiq olunan zülalın C-terminusuna qalaktosidazanı reportyor zülal kimi qoşmaqla, immunokimyəvi üsullarla onun antigen determinantlarını təyin edərək, rekombinant zülalı qalaktozidazanın aktivliyinə əsasən təmizləmək mümkündür. Tərkibində açıq oxu çərçivələri (ORF) olan DNT fraqmentlərini reportyor zülalların genləri ilə birləşdirməklə belə hibrid zülalları məruzəçi zülalın aktivliyi əsasında təmizləmək və onlardan laboratoriya heyvanlarını immunizasiya etmək üçün istifadə etmək mümkündür. Sonra ortaya çıxan antikorlar ORF tərəfindən kodlanmış rekombinant polipeptidin daxil olduğu yerli zülalın təmizlənməsi və bununla da klonlanmış gen fraqmentinin müəyyən edilməsi üçün istifadə olunur.

Hibrid zülalların köməyi ilə naməlum genin, antikorları olan protein məhsuluna klonlaşdırılmasının tərs problemi də həll edilir. Bu halda, naməlum genlərin ORF-lərini təmsil edən nukleotid ardıcıllığının klon kitabxanası ORF-nin reportyor geni ilə eyni oxu çərçivəsində əlaqələndirilməsinə imkan verən vektorlarda qurulur. Bu rekombinant genlərin ifadəsi nəticəsində əmələ gələn hibrid zülallar ferment immunoassay metodlarından istifadə etməklə antikorlardan istifadə etməklə müəyyən edilir. İfraz olunan zülalları və reportyor zülalları birləşdirən hibrid genlər ifrazat mexanizmlərini, həmçinin ifraz olunan zülalların toxumalarda lokalizasiyasını və hərəkətini yeni üsullarla öyrənməyə imkan verir.

3.3 Zülal mühəndisliyinin bəzi nailiyyətləri

1. Bakteriofaq T4 lizoziminin bir neçə amin turşusu qalıqlarını sisteinlə əvəz etməklə çoxlu sayda disulfid rabitəsi olan ferment alınmışdır ki, bunun sayəsində bu ferment daha yüksək temperaturda öz fəaliyyətini saxlamışdır.

2. Escherichia coli tərəfindən sintez edilən insan β-interferonunun molekulunda sistein qalığının serin qalığı ilə əvəz edilməsi molekullararası komplekslərin əmələ gəlməsinin qarşısını almışdır ki, bu da bu preparatın antiviral aktivliyini təxminən 10 dəfə azaldır.

3. Tirosil-tRNA sintetaza fermentinin molekulunda treonin qalığının prolin qalığı ilə əvəz edilməsi bu fermentin katalitik aktivliyini on dəfə artırdı: tərcümə zamanı bu amin turşusunu ribosoma köçürən tRNT-yə tirozini sürətlə birləşdirməyə başladı.

4. Subtilisinlər zülalları parçalayan serinlə zəngin fermentlərdir. Onlar bir çox bakteriya tərəfindən ifraz olunur və insanlar tərəfindən biodeqradasiya üçün geniş istifadə olunur. Onlar kalsium atomlarını möhkəm bağlayır, onların sabitliyini artırır. Bununla belə, sənaye proseslərində kalsiumu bağlayan kimyəvi birləşmələr var, bundan sonra subtilisinlər öz fəaliyyətini itirirlər. Alimlər geni dəyişdirərək, kalsiumun bağlanmasında iştirak edən fermentdən amin turşularını çıxarıblar və subtilizinin sabitliyini artırmaq üçün bir amin turşusunu digəri ilə əvəz ediblər. Dəyişdirilmiş ferment sənaye şərtlərinə yaxın şəraitdə sabit və funksional aktiv olduğu ortaya çıxdı.

5. DNT-ni ciddi şəkildə müəyyən edilmiş yerlərdə parçalayan məhdudlaşdırıcı ferment kimi fəaliyyət göstərən fermentin yaradılması ehtimalı göstərildi. Alimlər hibrid zülal yaratdılar, onun bir fraqmenti DNT molekulunda nukleotid qalıqlarının xüsusi ardıcıllığını, digəri isə bu bölgədə parçalanmış DNT-ni tanıdı.

6. Toxuma plazminogen aktivatoru qan laxtalarını həll etmək üçün klinik olaraq istifadə olunan bir fermentdir. Təəssüf ki, qan dövranı sistemindən tez xaric edilir və təkrar və ya böyük dozalarda tətbiq edilməlidir, bu da yan təsirlərə səbəb olur. Bu fermentin geninə üç hədəflənmiş mutasiya daxil etməklə, biz deqradasiya edilmiş fibrinə daha çox yaxınlıq göstərən və orijinal fermentlə eyni fibrinolitik aktivliyə malik uzunömürlü ferment əldə etdik.

7. Alimlər insulin molekulunda bir amin turşusunu əvəz etməklə bu hormonun şəkərli diabet xəstələrinə dərialtı yeridilməsi zamanı qanda bu hormonun konsentrasiyasının dəyişməsinin yeməkdən sonra baş verən fizioloji dəyişikliyə yaxın olmasını təmin ediblər.

8. Antiviral və xərçəng əleyhinə fəaliyyət göstərən, lakin fərqli spesifikliklər nümayiş etdirən üç sinif interferon var. Üç növ interferonun xüsusiyyətlərinə malik olan hibrid interferon yaratmaq cazibədar idi. Bir neçə növ təbii interferon genlərinin fraqmentlərini ehtiva edən hibrid genlər yaradıldı. Bu genlərin bəziləri bakteriya hüceyrələrinə inteqrasiya olunaraq, ana molekullardan daha böyük antikanser aktivliyə malik hibrid interferonların sintezini təmin etdi.

9. Təbii insan böyümə hormonu təkcə bu hormonun reseptoru ilə deyil, həm də başqa bir hormonun - prolaktin reseptoru ilə birləşir. Müalicə zamanı arzuolunmaz yan təsirlərin qarşısını almaq üçün alimlər böyümə hormonunun prolaktin reseptoruna qoşulma ehtimalını aradan qaldırmağa qərar verdilər. Onlar genetik mühəndisliyi istifadə edərək böyümə hormonunun əsas strukturunda bəzi amin turşularını əvəz etməklə buna nail olublar.

10. Alimlər HİV infeksiyasına qarşı dərmanlar hazırlayarkən hibrid zülal əldə etdilər, onun bir fraqmenti bu zülalın yalnız virusun təsirinə məruz qalmış limfositlərlə spesifik bağlanmasını təmin etdi, digər fraqment hibrid zülalın təsirlənmiş hüceyrəyə nüfuz etməsini həyata keçirdi və başqa bir fraqment təsirlənmiş hüceyrədə zülal sintezini pozdu və bu, onun ölümünə səbəb oldu.

Dərmanların əsas hədəfi zülallardır. Hazırda narkotik vasitələrin fəaliyyəti üçün 500-ə yaxın hədəf məlumdur. Növbəti illərdə onların sayı 10 minə çatacaq ki, bu da yeni, daha effektiv və təhlükəsiz dərman vasitələri yaratmağa imkan verəcək. Son zamanlar dərmanların kəşfinə prinsipial olaraq yeni yanaşmalar işlənib hazırlanmışdır: hədəf kimi tək zülallar deyil, onların kompleksləri, zülal-zülal qarşılıqlı əlaqəsi və zülal qatlanması hesab olunur.

Nəticə

protein mühəndisliyi mutagenezi dəyişdirildi

Biblioqrafiya

1. Zülal mühəndisliyi.

2. Zülal mühəndisliyi. Genetikanın sirləri. /Vyaçeslav Markin // Sirlər, tapmacalar, faktlar.

3. Zülal mühəndisliyi. // Böyük Rus Ensiklopediyası.

4. Zülal mühəndisliyi. // Kimyaçının kitabçası 21.

5. Protein mühəndisliyi və dərmanın effektivliyi.

6. Zülal mühəndisliyi. / A.İ. Kornelyuk // Biopolimerlər və Hüceyrə.

7. Protein mühəndisliyi dərmanların effektivliyini artıracaq. // Populyar mexanika.

8. Zülal mühəndisliyi. İnsulin qəbulu. // Biofayl - elmi və informasiya jurnalı.

9. Biotexnologiya. Əsas istiqamətlər və nailiyyətlər. // Abituriyentlər və müəllimlər üçün biologiya.

10. Boqdanov A.A., Mednikov B.M. Gen üzərində güc / A. A. Bogdanov, B. M. Mednikov - M.: Təhsil, 1989 - s.208

11. Genetik mühəndislik. // Sağlamlıq.

12. Genlər və kimyaçılar. // Genetika.

13. Qlik B., Pasternak J. Molekulyar biotexnologiya. Prinsiplər və tətbiqi / B. Glick, J. Pasternak. - M.: Mir, 2002.

14. Gen mühəndisliyinin digər tətbiq sahələri. / L.V. Timoşenko, M.V. Chubik // Tibb - xəbərlər və texnologiyalar.

15. Egorova T.A., Klunova S.M., Jivuxin E.A. Biotexnologiyanın əsasları. / T.A. Egorova, S.M. Klunova, E.A. Jivuxin - M., 2003.

16. Zülal mühəndisliyi. // Kimya və biotexnologiya.

17. Patruşev L.İ. Gen ifadəsi / L.I. Patruşev - M.: Nauka, 2000. - 496 s.

18. Patruşev L.İ. Süni genetik sistemlər. T. 1: Genetik və protein mühəndisliyi. /L.İ. Patruşev - M.: Nauka, 2004. - 526 s.

19. Rıbçin V.N. Gen mühəndisliyinin əsasları: Universitetlər üçün dərslik/V.N. Rıbçin - Sankt-Peterburq: Sankt-Peterburq Dövlət Texniki Universitetinin nəşriyyatı, 2002. - 522 s.

20. Stepanov V.M. Molekulyar biologiya. Zülalların quruluşu və funksiyaları. / V.M. Stepanov - M.: Ali məktəb, 1996.

21. Biotexnologiya texnologiyaları: zülal mühəndisliyi, nanobiotexnologiya, biosensorlar və bioçiplər. / Evgeniya Ryabtseva // "Kommersiya Biotexnologiyası" - onlayn jurnal.

22. Çernavski D.S., Çernavskaya N.M. Protein bir maşındır. Bioloji makromolekulyar strukturlar. / D.S. Chernavsky, N. M. Chernavskaya - M.: Moskva Dövlət Universitetinin nəşriyyatı, 1999.

23. Schultz G.E., Schirmer R.H. Zülalların struktur təşkili prinsipləri. / GE. Schultz, R.H. Schirmer - M.: Mir, 1982.

24. Brannigan J.A., Wilkinson A.J. Protein mühəndisliyi 20 ildir // Təbiət Baxışları. Molekulyar Hüceyrə Biologiyası. 2002. Cild. 3. № 12;

25. Zülal mühəndisliyi. // Vikipediya, azad ensiklopediya.

Allbest.ru saytında yerləşdirilib

Oxşar sənədlər

Gen mühəndisliyinin mahiyyəti və vəzifələri, onun inkişaf tarixi. Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizmlərin yaradılmasının məqsədləri. GMO-ların nəticəsi kimi kimyəvi çirklənmə. İnsan insulininin genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizmlər sahəsində ən mühüm nailiyyət kimi əldə edilməsi.

mücərrəd, 18/04/2013 əlavə edildi

Biotexnologiyanın yaranması. Biotexnologiyanın əsas istiqamətləri. Bioenerji biotexnologiyanın bir qolu kimi. Biotexnologiyanın praktiki nailiyyətləri. Genetik mühəndisliyin tarixi. Gen mühəndisliyinin məqsədləri, metodları və fermentləri. Gen mühəndisliyinin nailiyyətləri.

mücərrəd, 23/07/2008 əlavə edildi

Bitki gen mühəndisliyinin imkanları. Herbisidlərə davamlı bitkilərin yaradılması. Fotosintezin və bioloji azot fiksasiyasının səmərəliliyinin artırılması. Saxlama zülallarının keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması. Gen mühəndisliyinin ekoloji, tibbi və sosial-iqtisadi riskləri.

test, 12/15/2011 əlavə edildi

Gen mühəndisliyinin mahiyyəti, transgen orqanizmlərin identifikasiyası üsulları; GMO-ların istehsalı və texnologiyası, ənənəvi damazlıqdan fərqi, üstünlükləri və çatışmazlıqları. Dünyada geni dəyişdirilmiş mallar bazarının vəziyyəti və inkişaf perspektivləri.

kurs işi, 20/11/2010 əlavə edildi

Genetik mühəndislik, genotiplərin yenidən qurulmasına dair tədqiqatlarla məşğul olan biotexnologiya üsuludur. Gen mühəndisliyinin imkanları. Genetik mühəndisliyin perspektivləri. Genetik texnologiyalarla əlaqəli risklərin azaldılması.

xülasə, 09/04/2007 əlavə edildi

Genetik mühəndislik: mənşə tarixi, ümumi xüsusiyyətləri, üstünlükləri və mənfi cəhətləri. Gen mühəndisliyinin ən son üsulları və onların tibbdə istifadəsi ilə tanışlıq. Heyvandarlıq və quşçuluq sahəsində gen mühəndisliyinin inkişafı. Siçovullar üzərində təcrübələr.

kurs işi, 07/11/2012 əlavə edildi

Genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizmlər yaratmaq üçün istifadə olunan genetik mühəndislik texnikalarının ardıcıllığı. DNT-nin parçalanması üçün istifadə olunan məhdudlaşdırıcı fermentlərin əsas növlərinin təsnifatı. DNT və ya RNT şablonunda DNT sintez edən fermentlər.

təqdimat, 27/04/2014 əlavə edildi

Genetik və hüceyrə mühəndisliyinin mahiyyəti. Bitkilərin genetik modifikasiyasının əsas vəzifələri, onların qida kimi istehlakının zərərliliyinin təhlili. Bitki və heyvan hüceyrələrinin hibridləşməsinin xüsusiyyətləri. Genetik mühəndislikdən istifadə edərək dərman maddələrinin alınması mexanizmi.

təqdimat, 26/01/2014 əlavə edildi

kurs işi, 05/10/2011 əlavə edildi

DNT klonlaşdırılmasının əsasları və texnikası. Bakteriyaların gen mühəndisliyinin mərhələləri. Bitkilərin gen mühəndisliyinin inkişafı. Aqrobakteriyalardan istifadə edərək bitkilərin genetik transformasiyası və təkmilləşdirilməsi, gen mənbələri. Geni dəyişdirilmiş bitkilərin təhlükəsizliyi.

Robot amin turşusu ardıcıllığını dəqiq şəkildə təkrarlaya bilmədi, yəni səhvlərə yol verdi. O, bir zənciri bir ardıcıllıqla, digərini isə bir qədər fərqli ilə sintez etdi. Hüceyrədə bir zülalın bütün molekulları ideal şəkildə bir-birinə bənzəyir, yəni onların ardıcıllığı tamamilə eynidir.

Lazımi xüsusiyyətlərə malik mutantları, məsələn, müəyyən bir substratı daha səmərəli emal edənləri seçsəniz, belə bir mutantdan dəyişdirilmiş bir fermenti təcrid edə bilərsiniz, bunun sayəsində hüceyrə yeni xüsusiyyətlər əldə edir. Amma bu proses çox uzun zaman alır.

Beləliklə, belə nəticəyə gələ bilərik ki, gen mühəndisliyi ən radikal formada zülal mühəndisliyinə yol açmışdır. Məsələn, bir zülal seçdik və onun içindəki bir amin turşusu qalığını digəri ilə əvəz etmək istədik.

Əvəzetmə işinə başlamazdan əvvəl bir DNT vektoru hazırlamalısınız. Bu, bizi maraqlandıran zülalın geni ilə viral və ya plazmid DNT-dir. Siz həmçinin genin nukleotid ardıcıllığını və kodlanmış zülalın amin turşusu ardıcıllığını bilməlisiniz. Sonuncu, genetik kod cədvəlindən istifadə edərək birincidən müəyyən edilir.

Cədvəldən istifadə edərək, genin tərkibində hansı minimal dəyişikliklərin edilməli olduğunu müəyyən etmək asandır ki, o, orijinalı deyil, bizim istəyimizlə dəyişdirilmiş bir proteini kodlamağa başlasın. Deyək ki, bir genin ortasında guanini timinlə əvəz etməlisiniz.

Belə kiçik bir şeyə görə bütün geni yenidən sintez etməyə ehtiyac yoxdur. Nükleotidlərin yalnız kiçik bir fraqmenti sintez olunur, ortasında əvəz etmək üçün seçilmiş guanin nukleotidi yerləşdiyi bölgəni tamamlayır.

Yaranan fraqment bizə lazım olan geni ehtiva edən DNT vektoru (dairəvi DNT) ilə qarışdırılır. DNT halqası və sintez edilmiş fraqment Watson-Crick qoşa spiralının bir hissəsini yaradır. Onda mərkəzi cüt qarşılıqlı tamamlayıcı olmayan nukleotidlərdən əmələ gəldiyi üçün ikiqat sarmaldan “çıxarılır”.

Məhlula dörd dNTP və DNT polimeraza əlavə edin. Sonuncu, tək bir halqaya yapışdırılmış bir fraqmentdən istifadə edərək, onu tamamlayıcılıq prinsipinə tam uyğun olaraq tam bir halqaya tamamlayır.

Nəticədə demək olar ki, normal vektor DNT alırıq. Çoxalmaq üçün bir maya və ya bakteriya hüceyrəsinə daxil edilə bilər. Yeganə odur ki, bu DNT tamamlayıcı olmayan bir cütdə orijinal vektordan fərqlənir. Başqa sözlə, DNT vektor spiral tamamilə mükəmməl deyil.

Yaranan vektoru onu daşıyan bakteriyalarla birlikdə ikiqat artırmağın ilk hərəkətində, qız DNT molekullarının hər biri bütün uzunluğu boyunca mükəmməl ikiqat spiral halına gələcək. Bununla belə, qız molekullarından biri orijinal nukleotid cütünü daşıyır, digərində isə bu yerdə mutant vektoru var və bunun əsasında bizi maraqlandıran mutant zülal alınır.

Beləliklə, zülal mühəndisliyi hüceyrələrin qarışığı yaradır. Onların bəziləri mutant olmayan gen ilə orijinal vektoru, digər hüceyrələr isə mutant geni daşıyır. Bu qarışıqdan mutant genin yerləşdiyi hüceyrələri tam olaraq seçmək qalır.

Genetik mühəndislik üsulları, xüsusən ayrı-ayrı genlərin və ya onların hissələrinin klonlaşdırılması, həmçinin DNT-nin ardıcıllaşdırılması genomlarda mutasiyaların induksiyasının klassik üsullarının əsas çatışmazlıqlarını aradan qaldıraraq mutagenez metodologiyasını əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirməyə imkan verdi. Klassik genetik analiz bir mutagen amilin in vivo olaraq bütün genoma təsirini əhatə edir, bunun nəticəsində onda təsadüfi mutasiyalar yaranır, çox vaxt çox olur ki, bu da mutantların identifikasiyasını xeyli çətinləşdirir. Mutant fərdlər dəyişdirilmiş fenotipik xüsusiyyətlərlə müəyyən edilir və mutasiyanın xarakteri DNT ardıcıllığından sonra müəyyən edilə bilər. Müasir lokallaşdırılmış mutagenez, əslində, əks hərəkətləri nəzərdə tutur: birincisi, maraq doğuran gen və ya onun seqmenti klonlanır, sekvensiya zamanı onun strukturu müəyyən edilir, sonra isə in vitro şəraitində onun tərkibində lazımi dəyişikliklər edilir. İnduksiya edilmiş mutasiyanın nəticələri mutant genin ilkin orqanizmə daxil edilməsindən sonra müəyyən edilir.

Lokallaşdırılmış mutagenezin ən sadə versiyası klonlanmış DNT fraqmentinin mutagen amillərdən biri ilə müalicə edilməsindən ibarətdir, lakin belə məruz qalmanın nəticəsi həm də fraqmentin strukturunda təsadüfi dəyişikliklər olacaq. Yerli mutagenezin daha etibarlı və daha tez-tez istifadə olunan üsulları mutagen amillərdən istifadə etmədən həyata keçirilir. Mutasiya növləri arasında delesiyalar, insertsiyalar və nukleotidlərin əvəzlənməsi üstünlük təşkil edir.

Silinmələr. Yerli mutagenezdə bu tip mutasiyalar endonükleazlardan istifadə etməklə əldə edilir. Həm məhdudlaşdırıcı, həm də qeyri-spesifik endonükleazlar istifadə olunur. Məhdudiyyət fermentlərindən istifadənin ən sadə halı yapışqan ucların əmələ gəlməsi üçün bir neçə fasilə verən məhdudlaşdırıcı fermentdən istifadə edərək genomu parçalamaqdır. Yaranan fraqmentlər DNT liqazından istifadə edərək yenidən bir halqaya bağlanır və bu, DNT seqmentlərindən birini ehtiva etməyən molekulların meydana gəlməsinə səbəb ola bilər. Bu yanaşma geniş silmələr yaradır və adətən klonlanmış DNT-nin nisbətən böyük hissələrinin funksiyasını təyin etmək üçün ilkin təcrübələrdə istifadə olunur.

Kiçik silmələr aşağıdakı kimi əldə edilir. Klonlanmış fraqment məhdudlaşdırıcı fermentdən istifadə etməklə müvafiq yerdə vektor daxilində parçalanır (Şəkil 21.1). Yaranan xətti molekul DNT-nin bir zəncirini hidroliz edən eksonükleaza III ilə müalicə olunur.

3' sonundan başlayaraq. Nəticə müxtəlif uzunluqlarda tək iplikli 5' quyruğu olan molekullar dəstidir. Bu quyruqlar ssDNA-ya xas S1 nukleazı tərəfindən hidroliz edilir və DNT-də delesiyalar əmələ gəlir. Siz həmçinin xətti DNT molekullarının uclarından başlayaraq hər iki ipin deqradasiyasını kataliz edən ekzonükleaz Bal 31-dən istifadə edə bilərsiniz. Nukleotik reaksiyaların gedişi inkubasiya müddətini, temperaturu və ferment konsentrasiyasını dəyişdirməklə, müxtəlif uzunluqlu delesiyaların əmələ gəlməsinə səbəb olmaqla tənzimlənir. Xətti DNT-nin yaranan silinmə variantları siklizasiyadan əvvəl çox vaxt bağlayıcılarla təmin edilir ki, silinmə bölgəsində məhdudlaşdırıcı yerlər olsun. Təsvir edilən üsulların digər modifikasiyaları da var.

Daxiletmələr (daxildir). Daxiletmələri əldə etmək üçün klonlanmış DNT məhdudlaşdırıcı ferment və ya qeyri-spesifik endonükleaza ilə həzm olunur və sonra yaranan fraqmentlər DNT-yə daxil edilmək istəyən seqmentin iştirakı ilə bağlanır. Çox vaxt belə seqmentlər kimi kimyəvi sintez edilmiş polilinkerlərdən istifadə olunur (Fəsil 20).

Silinmələr kimi daxiletmələr genin bütövlüyünü və ya onun tənzimləyici bölgələrinin strukturunu poza bilər, nəticədə qüsurlu zülalın sintezi (uzadılmış silinmələr və ya çərçivələrin dəyişdirilməsi halında, adətən qeyri-aktiv) və ya genin transkripsiya prosesində dəyişikliklər baş verir. maraq doğurur. Bu yolla tənzimləyici mutantlar tez-tez alınır və ifadə vektorları qurulur (Fəsil 20).

Nöqtə mutasiyaları . Bu mutasiyalar nukleotid əvəzediciləridir. Onları əldə etmək üçün bir neçə yanaşmadan istifadə etmək olar: sitosinin dezaminasiyası, nukleotid analoqlarının birləşdirilməsi, boşluqların təmiri zamanı nukleotidlərin səhv daxil edilməsi və s.

Birinci üsul, bir zəncirli DNT-dəki sitozin qalıqlarının bisulfit ionları ilə müalicə olunaraq urasil əmələ gətirmək üçün dezaminasiya oluna biləcəyinə əsaslanır. DNT-də tək zəncirli bölgələr adətən məhdudlaşdırma məntəqələrinin yaxınlığında, məsələn, ekzonukleaza III-ün təsiri ilə əldə edilir. Bisulfitlə müalicədən sonra DNT polimerazadan istifadə edərək tək zəncirli boşluqlar doldurulur və ucları bağlanır. Deaminasiya zamanı sitidilat əvəzinə uridilat əmələ gələn yerlərdə adenilat tamamlayıcı mövqe tutacaq və belə molekulun təkrarlanması zamanı QC cütü AT cütü ilə əvəz olunacaq.

Əvəzetmələrin induksiyasına başqa bir yanaşma, klonlanmış DNT-ni etidium bromidin iştirakı ilə məhdudlaşdırıcı fermentlə müalicə etməkdir ki, bu da baza cütlərinin müstəviləri arasına daxil olur və dupleksin strukturunu pozur. Nəticədə yalnız tək zəncirli DNT qırılması əmələ gəlir. Tək zəncirli qırılma yerində kiçik boşluq yaranır və sonra dTTP əvəzinə DNT polimeraza, dATP, dGTP, dCTP və N-4-hidroksisitozin trifosfatın iştirakı ilə təmir edilir. Hidroksisitozin trifosfat timidilat əvəzinə zəncirə daxil edilir, lakin DNT replikasiyası zamanı həm adenilat, həm də guanilatla eyni dərəcədə yaxşı cütləşir. Əlavə replikasiya raundundan sonra guanilatın daxil edilməsi nəticəsində bu yerdə AT→GC əvəzlənməsi baş verəcək (şək. 21.2). Çünki bu üsulda nukleotidlərin dəyişdirilməsi daxili olaraq həyata keçirilir

Məhdudiyyət sahəsi ilə orijinal ardıcıllıqla vektorları mutant olanları asanlıqla ayırd etmək mümkün olur. Bunun üçün onları təcrübədə istifadə olunan məhdudlaşdırıcı fermentlə müalicə etmək kifayətdir: mutant molekullar parçalanmaya məruz qalmayacaq.

Bənzər bir üsul, DNT polimeraza ilə tək zəncirli boşluğu doldurarkən dörd mümkün nukleotiddən yalnız üçünün istifadəsinə əsaslanır. Əksər hallarda ferment molekulda itkin nükleotidin tamamlayıcı nükleotidin meydana gəldiyi nöqtədə dayanır. Ancaq bəzən DNT polimeraza səhv edir və mövcud üç nukleotiddən birini işə salır. Bu, qoşalaşmamış tamamlayıcı olmayan azotlu əsasları ehtiva edən halqa molekullarının meydana gəlməsinə səbəb olur. Belə vektorlar bakteriya hüceyrələrinə daxil edildikdə, molekulların bəziləri bu zədənin bərpasına məruz qalacaqlar. Nəticədə, replikasiyadan sonra molekulların yarısında ilkin ardıcıllıq bərpa olunacaq, digər yarısında isə mutasiya sabitləşəcək. Mutant molekulları yuxarıda təsvir edilən üsulla ayırd etmək olar.

Sahəyə spesifik mutagenez. Lokallaşdırılmış mutagenezin xarakterik üsulları onunla fərqlənir ki, mutasiyaların baş verdiyi yerlər təsadüfi seçilir. Eyni zamanda, sahə-spesifik mutagenez texnikası, genin dəqiq müəyyən edilmiş bölgəsinə mutasiyaları təqdim etməyə imkan verir. Bu, müəyyən bir ardıcıllıqla sintetik (kimyəvi sintez yolu ilə əldə edilən) oliqonukleotidlərdən istifadə etməklə həyata keçirilir. Metod rahatdır ki, rahat məhdudiyyət saytlarının olmasını tələb etmir. Metod vektorda mutasiya olan sintetik oliqonukleotid və tamamlayıcı tək zəncirli DNT arasında heteroduplekslərin əmələ gəlməsinə əsaslanır.

Aşağıdakı kimi davam edin. Kiçik bir oliqonukleotid (8-20 monomer) mutasiya əldə etmək istədikləri genin hissəsinə tamamlayıcı olaraq sintez olunur. Oliqonukleotidin mərkəzi bölgəsində bir və ya daha çox nukleotid əvəzlənməsinə icazə verilir. Tədqiq olunan gen və ya onun fraqmenti dairəvi tək zəncirli rekombinant DNT əldə etmək üçün M13 faqına əsaslanan vektorun bir hissəsi kimi klonlanır. Rekombinant vektorlar qarışdırılır və oliqonukleotidlərlə tavlanır. Oliqonukleotidin tamamlayıcı bölgə ilə hibridləşməsi baş verir, tamamlayıcı olmayan nukleotidlər isə cütləşməmiş qalır. Oliqonukleotid in vitro DNT polimerazın iştirak etdiyi polimeraza reaksiyasında primer rolunu oynayır. Üzük ligazlarla bağlanır. Yaranan dairəvi molekul mutant replikasiya yerlərinin qismən təmir olunduğu E. coli hüceyrələrinə daxil edilir. Mutasiyaların tezliyi adətən 1-50% arasında dəyişir. Tərkibində mutant DNT molekulları olan hüceyrələrin seçilməsi bir neçə yolla həyata keçirilə bilər, bunların arasında üstünlük, mutagenez üçün istifadə edilən radioaktiv etiketli oliqonukleotiddən istifadə üsuludur. Bu halda, bu nukleotid bir zond kimi xidmət edir. Belə zonddan istifadə prinsipi onun mutant DNT-ni tamamilə tamamlayıcı və yabanı tipli DNT-ni qismən tamamlayıcı olmasına əsaslanır. Belə hibridləşmə şərtlərini (ilk növbədə temperatur) seçmək mümkündür ki, etiketlənmiş zondun hibridləşməsi yalnız avtoradioqrafiya ilə aşkar edilə bilən mutant DNT ardıcıllığı ilə sabit olacaq.

Sahəyə spesifik mutagenez metodu xüsusilə qiymətlidir, çünki o, mutasiyaların fenotipik təzahürünə nəzarət etmədən onları təcrid etməyə imkan verir. Bu üsul gen tənzimləyici elementlərinin funksiyalarını öyrənmək üçün yeni imkanlar açır, promotorların “gücünü” dəyişdirməyə, ribosomların bağlanma yerlərini optimallaşdırmağa və s. imkan verir. Bu metodologiyanın əsas tətbiqlərindən biri protein mühəndisliyi.

Protein mühəndisliyi. Bu ifadə müvafiq mutasiyaların struktur geninə məqsədyönlü şəkildə daxil edilməsi (yerə xas mutagenez) və nəticədə zülalın ilkin strukturuna arzu olunan amin turşularının əvəzlənməsi ilə zülal molekulunu rekonstruksiya etməyə imkan verən bir sıra metodoloji üsulları ifadə edir.

Daha aktiv zülalların qurulmasının illüstrativ nümunəsi Ferşt və əməkdaşlarının Bacillus stearothermophilus bakteriyasından olan tirosil-tRNA sintetaza fermenti ilə apardıqları təcrübələrdir. Bu fermentin aktiv yerində amin turşularının dəyişdirilməsinin nəticələrinin təhlili belə nəticəyə gəldi ki, substratla zəif hidrogen bağları meydana gətirən qrupların çıxarılması onun substrata yaxınlığını yaxşılaşdıra bilər. Müəyyən edilmişdir ki, treonin-51 (peptiddə 51-ci yeri tutur) tirozil adenilat bağlayarkən riboza halqasının oksigeni ilə uzun və zəif hidrogen rabitəsi əmələ gətirir. Eyni zamanda, prolinin E. coli bakteriyalarında eyni mövqe tutduğu aşkar edilmişdir. B.stearothermophilus tyrosyl-tRNA sintetazasının strukturunu təyin edən genin əraziyə xas mutagenezi onu əvəz etməyə imkan verdi. thr-51→pro -51 peptiddə. Nəticədə fermentin aktiv mərkəzində ATP-nin bağlanması kəskin yaxşılaşdı və onun katalitik aktivliyi 25 dəfə artdı.

Praktiki əhəmiyyət kəsb edən zülal rekonstruksiyasının başqa, daha az əhəmiyyətli nümunəsi, Estell et al tərəfindən həyata keçirilən Bacillus amyloliquefaciens-dən subtilizinin modifikasiyasıdır. Subtilisinlər çöplər tərəfindən xarici mühitə ifraz olunan serin proteinazlardır. Bu fermentlər biotexnologiya sənayesi tərəfindən geniş miqyasda istehsal olunur və yuyucu vasitələrdə geniş istifadə olunur. Subtilisinlərin dezavantajı, oksidləşdirici maddələrin, o cümlədən yuyucu tozların tərkibində olanların təsiri altında proteolitik aktivliyin kəskin azalmasıdır. BPN subtilisin molekulunun yenidən qurulmasında məqsəd onu kimyəvi oksidləşməyə qarşı sabitləşdirmək idi.

İlkin təcrübələrdə müəyyən edilmişdir ki, hidrogen peroksidin iştirakı ilə subtilisin müvafiq sulfoksidə çevrilən metionin-222 qalığının oksidləşməsi hesabına aktivliyi tez azaldır. Sahəyə spesifik mutagenez üsullarından istifadə edərək, bu metionin qalığı bütün digər 19 protein amin turşusu ilə əvəz edilmişdir. Mutant genləri olan plazmidlər müvafiq genlərdə delesiya olan ştamlara daxil edilmiş və istehsal olunan subtilizinlərin xassələri təhlil edilmişdir. Serin və alanin222 olan mutantlar peroksidin təsirinə kifayət qədər sabit idilər. Ən aktiv mutant sistein-222 qalığını ehtiva edən mutant idi; onun spesifik aktivliyi vəhşi tip ştammdan 38% yüksək idi.

Eyni şəkildə, b-interferonun aktivliyini artırmaq mümkün idi. Zülal mühəndisliyinin digər nailiyyətlərinə onkoproteinlərin transformasiyaedici fəaliyyətinin aydınlaşdırılması üzrə tədqiqatlar daxildir; fermentlərin termostabilliyinin dəyişdirilməsi, məsələn, termolabil renin və termostabil a-amilazanın alınması; hormonun b-zəncirinin 10-cu mövqeyində histidinin aspartat ilə əvəz edilməsi səbəbindən müvafiq plazma membran reseptoru tərəfindən insulinin bağlanmasının səmərəliliyinin artırılması, eləcə də bir çox digər nümunələr. Çox sayda protein mühəndisliyi məhsulları artıq istehsal proseslərində praktik tətbiq tapmışdır.

1.1 Zülal mühəndisliyi konsepsiyası. İnkişaf tarixi

Şəkil 1. Zülal mühəndisliyinin necə işlədiyinin sxemi.

Protein mühəndisliyi

Zülal mühəndisliyi texnologiyasından (çox vaxt rekombinant DNT üsulu ilə birlikdə) mövcud zülalların (fermentlər, anticisimlər, hüceyrə reseptorları) xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq və təbiətdə olmayan yeni zülallar yaratmaq üçün istifadə olunur...

Protein mühəndisliyi

Növlər və növlər

Aristotel oxşar heyvanları təsvir etmək üçün "növ" terminindən istifadə etdi. D.Reyin (1686) və xüsusilə C.Linneyin (1751-- 1762) əsərlərinin ortaya çıxmasından sonra növ anlayışı biologiyada əsas...

Yetkinlik dövründə yüksək sinir fəaliyyəti

Beynin işləməsi uzun illər bəşəriyyət üçün açılmamış bir sirr olaraq qaldı. Tək ruhanilər deyil, idealizmi qəbul edən alimlər də bədəndəki bütün psixi prosesləri sirli bir ruhla əlaqələndirirdilər...

Real parametrlərin optimallaşdırılması məsələsində genetik alqoritmlər

Standart genetik alqoritm adlanan şey ilk dəfə de Jonghun işində ətraflı təsvir edilmiş və tədqiq edilmişdir...

Genetika Mühəndisliyi

Genetik mühəndislik biokimya və molekulyar genetikanın müxtəlif sahələrində bir çox tədqiqatçının işi sayəsində meydana çıxdı. Uzun illər zülallar makromolekulların əsas sinfi hesab olunurdu. Hətta bir fərziyyə də var idi...

Xəstəliklərin müalicəsində və dərmanların yaradılmasında gen mühəndisliyindən istifadə

Genetik mühəndislik biokimyanın və molekulyar genetikanın müxtəlif sahələrində bir çox tədqiqatçının işi sayəsində ortaya çıxdı...

Genetikanın tarixi

Çarlz Darvinin təlimlərinin geniş şəkildə yayılmasından sonra nəzəriyyənin zəif nöqtəsini qeyd edən ilk tənqidçilərdən biri Şotland tədqiqatçısı F.Cenkins oldu. 1867-ci ildə o qeyd etdi ki, Darvinin nəzəriyyəsində...

Müasir texnologiyaların və enerjinin inkişafı üçün konsepsiyalar

Fiziki əməyi asanlaşdırmaq üçün qədim dövrlərdən bəri insanın mexaniki imkanlarını artıran müxtəlif cihazlar, mexanizmlər və maşınlar ixtira edilmişdir. Ancaq bir neçə mexanizm insana iş görməyə kömək etdi...

Klonlaşdırmanın xüsusiyyətləri

Toyuqların cinsləri və onların müasir yayılması

Dünyanın əksər ölkələrində quşçuluq kənd təsərrüfatı istehsalının digər sahələri arasında lider mövqe tutur, əhalini yüksək qiymətli pəhriz qida məhsulları (yumurta, ət, dadlı yağlı qaraciyər) ilə təmin edir...

Vernadskinin noosfer nəzəriyyəsi işığında bəşəriyyətin mövcudluğu problemi

Təbiət hadisələrinin müşahidələrinə əsaslanaraq canlıların xarici mühitlə qarşılıqlı əlaqədə olması və onun dəyişikliklərinə təsir göstərməsi fikri çoxdan yaranmışdır...

Sitogenetika bir elm kimi

Sitogenetika irsiyyətin maddi əsasları haqqında elmdir. Hüceyrənin genetik strukturlarının quruluşunu, çoxalmasını, rekombinasiyasını, dəyişməsini və fəaliyyətinin xüsusiyyətlərini, mitozda paylanmasını öyrənir...

Orqanizm qruplarının təkamülü

Təkamül nəzəriyyəsi canlı təbiətin tarixi inkişafının ümumi qanunauyğunluqları və hərəkətverici qüvvələri haqqında təlimdir. Bu təlimin məqsədi: bu prosesin sonrakı idarə edilməsi üçün üzvi dünyanın inkişaf qanunauyğunluqlarını müəyyən etmək...

Zülal mühəndisliyi 6 Zülalların öyrənilməsi və yeni xassələrə malik zülalların alınması üçün metod və yanaşmalar toplusu ƏSAS VƏZİFƏLƏR Nukleotid və amin turşusu ardıcıllığının klon kitabxanasını yaratmaq Amin turşusu qalıqlarının tək əvəzlənməsinin zülal qatlanmasına və funksiyalarına təsirini tədqiq etmək. onlara lazımi xassələri vermək üçün zülallar tələb olunan xassələrə malik zülalların seçilməsi və seçilməsi üçün üsul və yanaşmalar işləyib hazırlamaq

Rasional dizayn Rasional dizayn Zülalın məkan təşkili haqqında biliyə olan ehtiyac İntramolekulyar qarşılıqlı təsirlər haqqında biliklərə ehtiyac Metod və avadanlıqların qeyri-kamilliyi məkan dizaynı ilə yeni zülalların yaradılmasına yönəlmiş bir istiqamətdir.

Zülal molekullarının yönləndirilmiş təkamülü seçmə yolu ilə yeni zülalların yaradılmasına yönəlmiş istiqamətdir 1 təsadüfi amin turşusu ardıcıllığı kitabxanasının əldə edilməsi 2 ən azı kiçik dərəcədə tələb olunan xüsusiyyətlərə malik polipeptid zəncirlərinin seçilməsi 3 təsadüfi mutagenezdən istifadə edərək zülalların yeni kitabxanasının əldə edilməsi. seçimin növbəti mərhələsində istifadə olunur və ya yeni zülalları ifadə edən gen mühəndisliyi konstruksiyalarından istifadə edilir

Zülal molekullarının istiqamətləndirilmiş təkamülü (variantları) yönəldilmiş mutagenezdən istifadə edərək rasional yenidən dizayn, zülal səthlərinin ferment mühəndisliyinin aktiv mərkəzində xüsusi amin turşusu qalıqlarını əvəz edən mutasiyalardan istifadə edərək, polipeptid zəncirinin bir-birinə yaxın olan amin turşusu qalıqlarının yaxınlığında polipeptid zəncirinin bölmələrini dəyişdirir. zülal kürəsinin səthi, lakin polipeptid zəncirində bir-birindən xeyli məsafədə yerləşir.

Müəyyən edilmiş xassələrə malik zülalların seçilməsi və seçilməsi təsadüfi skrininq təkmilləşdirilmiş skrininq seçimi Hər bir zülalın tələb olunan xüsusiyyətlərin olması üçün araşdırılır; kitabxanadan zülalların seçilməsi təsadüfi baş verir, hər bir zülal tələb olunan xüsusiyyətlərin mövcudluğu üçün yoxlanılır; kitabxanadan zülalların seçilməsi təsadüfi baş verir; kitabxananı təşkil edən obyektlər fenotipik olaraq fərqlənirsə (məsələn, fermentativ aktivlik olduqda) mümkündür; kitabxananın komponentlərinin seçmə qorunması üçün şərait yaradılır müəyyən xassələr (faj, hüceyrə ekranı); kitabxananın komponentlərinin seçmə mühafizəsi üçün şərait yaradılır; müəyyən xüsusiyyətlərə malik olan (faj, hüceyrə ekranı) zülalın çoxlu sayda makromolekullar arasında tələb olunan xüsusiyyətlərinin aşkarlanması nəticədə klon kitabxanası

Faqların göstərilməsi Məqsəd faqın səthində yad zülalları göstərməkdir.Usul 1985-ci ildə filamentli bakteriofaq M13 üçün işlənib hazırlanmışdır. (pIII və pVIII genləri yad cDNT fraqmentinin daxil edilməsi üçün uyğun hədəf sahələrdir) Məqsəd faqın səthində yad zülalları ifşa etməkdir.Usul 1985-ci ildə filamentli bakteriofaq M13 üçün işlənib hazırlanmışdır. (pIII və pVIII genləri yad cDNA fraqmentinin daxil edilməsi üçün uyğun hədəf sahələrdir) bakteriofaq tərəfindən hədəf zülalın kodlaşdırma ardıcıllığından və faj zərfinin zülallarından birinin ibarət hibrid gen qurulur; E. coli faj zamanı yoluxmuşdur. montaj; hibrid zülallar faj hissəciyinə daxildir

Phagmid Helper fage Phage genome E.coli-nin köməkçi faqla infeksiyası Plazmid kitabxanası/fagemid ilə transformasiya olunmuş E.coli hüceyrələri, səthində hədəf zülalın müxtəlif variantlarının E. məruz qaldığı faj hissəciklərini əldə etmək üçün köməkçi faqla yoluxdurulur. plazmid kitabxanası / fagemid ilə transformasiya olunan coli hüceyrələri, səthində hədəf zülalın müxtəlif variantlarının məruz qaldığı faj hissəciklərini əldə etmək üçün köməkçi faqla yoluxmuş olurlar.

Zülal mühəndisliyinin praktiki tətbiqi perspektivləri Tibb: *yeni preparatların istehsalı üçün; diaqnostik vasitələrin yaradılması və vaksinlərin istehsalı üçün; *immun reaksiya mexanizmlərinin, eləcə də immun sisteminin xəstəliklərinin öyrənilməsi üçün Ekologiya: *səthində immobilizasiya olunmuş fermentlərlə bütöv hüceyrələr şəklində biokatalizatorların alınması üçün; *diaqnostika və ətraf mühitin monitorinqi üçün biosensorların alınması üçün; *ətraf mühitdən zəhərli maddələrin və ağır metal ionlarının çıxarılması üçün bioadsorbentlərin yaradılması üçün

Bir ferment elektrodundan istifadə edərək qlükozanın ölçülməsi (L. Clark təcrübəsinin sxematik təsviri). Oksigenin iştirakı ilə qlükoza oksidaz fermenti ilə qlükozanın oksidləşməsi: qlükoza + O 2 H 2 O 2 + qlüko-1,5-lakton. H 2 O 2 platin elektrodunda +700 mV potensialda azaldılır; dövrədə axan cərəyan hidrogen peroksidin (yəni dolayı yolla qlükoza) konsentrasiyası ilə mütənasibdir.