Proteinlarni ishlab chiqarish uchun genetik muhandislik usullari. TNF Efimov Grigoriy Aleksandrovichga qarshi rekombinant antikorlarga asoslangan yangi genetik muhandislik oqsillari. Floresan sensori Vhh41-KTNFin vitro va in vivo biologik xususiyatlarini o'rganish

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

E'lon qilingan http://www.allbest.ru/

Kurs ishi

fan: Qishloq xo'jaligi biotexnologiyasi

Mavzu bo'yicha: "Oqsil muhandisligi"

Insho
Kirish
I. Protein muhandisligi

1.1 Oqsil muhandisligi tushunchasi. Rivojlanish tarixi

II. Ishlab chiqarilgan oqsillarga misollar

3.3 Protein muhandisligining ba'zi yutuqlari.

Xulosa
Adabiyotlar ro'yxati

Mavzu: Protein muhandisligi.

Kalit so'zlar: biotexnologiya, genetik muhandislik, oqsil, genetik kod, gen, DNK, RNK, ATP, peptidlar, epitop.

Kurs ishining maqsadi: "oqsil muhandisligi" tushunchasini va undan foydalanishning potentsial imkoniyatlarini o'rganish.

Protein muhandisligining potentsial imkoniyatlari:

1. Konvertatsiya qilinayotgan moddaning - substratning ferment bilan bog'lanish kuchini o'zgartirib, fermentativ reaksiyaning umumiy katalitik samaradorligini oshirish mumkin.

2. Harorat va kislotalikning keng diapazonida oqsilning barqarorligini oshirib, uni asl oqsil denaturatsiyasi va faolligini yo'qotadigan sharoitlarda foydalanish mumkin.

3. Suvsiz erituvchilarda ishlay oladigan oqsillarni hosil qilib, fiziologik bo'lmagan sharoitlarda katalitik reaksiyalarni amalga oshirish mumkin.

4. Fermentning katalitik markazini o'zgartirish orqali siz uning o'ziga xosligini oshirishingiz va kiruvchi nojo'ya reaktsiyalar sonini kamaytirishingiz mumkin.

5. Proteinning uni buzadigan fermentlarga chidamliligini oshirish orqali uni tozalash tartibini soddalashtirish mumkin.

6. Proteinni odatdagi aminokislota bo'lmagan komponentisiz (vitamin, metall atomi va boshqalar) ishlay oladigan tarzda o'zgartirib, uni ba'zi uzluksiz texnologik jarayonlarda qo'llash mumkin.

7. Fermentning tartibga soluvchi bo'limlari strukturasini o'zgartirib, salbiy qayta aloqa turiga ko'ra fermentativ reaktsiya mahsuloti tomonidan uning inhibisyon darajasini pasaytirish va shu bilan mahsulot unumini oshirish mumkin.

8. Ikki yoki undan ortiq oqsil funksiyalariga ega bo'lgan gibrid oqsilni yaratish mumkin.

9. Gibrid oqsilni yaratish mumkin, uning bo'limlaridan biri o'stirilgan hujayradan gibrid oqsilni ajratish yoki uni aralashmadan ajratib olishni osonlashtiradi.

Kirish

Qadim zamonlardan beri biotexnologiya asosan oziq-ovqat va engil sanoatda: vinochilikda, non pishirishda, sut mahsulotlarini fermentatsiyalashda, mikroorganizmlardan foydalanishga asoslangan zig'ir va terini qayta ishlashda qo'llanilgan. So'nggi o'n yilliklarda biotexnologiyaning imkoniyatlari juda kengaydi. Buning sababi shundaki, uning usullari an'anaviy usullardan ko'ra foydaliroqdir, chunki tirik organizmlarda fermentlar tomonidan katalizlangan biokimyoviy reaktsiyalar optimal sharoitlarda (harorat va bosim) sodir bo'ladi, unumdorroq, ekologik toza va kimyoviy moddalarni talab qilmaydi. atrof-muhitni zaharlaydigan reaktivlar.

Biotexnologiya ob'ektlari tirik organizmlar guruhlarining ko'p sonli vakillari - mikroorganizmlar (viruslar, bakteriyalar, protozoa, xamirturushlar), o'simliklar, hayvonlar, shuningdek ulardan ajratilgan hujayralar va hujayra osti komponentlari (organellalar) va hatto fermentlar. Biotexnologiya tirik sistemalarda sodir boʻladigan fiziologik va biokimyoviy jarayonlarga asoslanadi, buning natijasida energiya ajralib chiqadi, metabolizm mahsulotlari sintezlanadi va parchalanadi, hujayraning kimyoviy va strukturaviy komponentlari hosil boʻladi.

Biotexnologiyaning asosiy yo'nalishi mikroorganizmlar va o'stirilgan eukaryotik hujayralar yordamida biologik faol birikmalar (fermentlar, vitaminlar, gormonlar), dori vositalari (antibiotiklar, vaktsinalar, sarumlar, yuqori o'ziga xos antikorlar va boshqalar), shuningdek qimmatli birikmalar ( ozuqa qo'shimchalari, masalan, muhim aminokislotalar, ozuqa oqsillari va boshqalar).

Genetika muhandisligi usullari insonning genetik kasalliklarini davolash uchun zarur bo'lgan insulin va somatotropin (o'sish gormoni) kabi gormonlarni sanoat miqdorida sintez qilish imkonini berdi.

Biotexnologiya nafaqat fan va ishlab chiqarishning o'ziga xos muammolarini hal qiladi. U yanada global metodologik vazifaga ega - u insonning tirik tabiatga ta'siri ko'lamini kengaytiradi va tezlashtiradi va tirik tizimlarning inson mavjudligi sharoitlariga, ya'ni noosferaga moslashishiga yordam beradi. Shunday qilib, biotexnologiya antropogen adaptiv evolyutsiyada kuchli omil bo'lib ishlaydi.

Biotexnologiya, genetik va hujayra muhandisligi istiqbolli. Ko'proq yangi vektorlar paydo bo'lishi bilan odamlar o'simliklar, hayvonlar va odamlar hujayralariga kerakli genlarni kiritish uchun ulardan foydalanadilar. Bu asta-sekin insonning ko'plab irsiy kasalliklaridan xalos bo'lish, hujayralarni zarur dori-darmonlar va biologik faol birikmalarni, so'ngra oziq-ovqatda ishlatiladigan to'g'ridan-to'g'ri oqsillar va muhim aminokislotalarni sintez qilishga majburlash imkonini beradi. Tabiat tomonidan allaqachon o'zlashtirilgan usullardan foydalangan holda, biotexnologlar fotosintez orqali vodorodni - kelajakning eng ekologik toza yoqilg'i, elektr energiyasini olish va atmosfera azotini normal sharoitda ammiakga aylantirishga umid qilmoqdalar.

Tabiiy oqsillarning fizik va kimyoviy xossalari ko'pincha bu oqsillarni odamlar tomonidan qo'llaniladigan sharoitlarga mos kelmaydi. Uning birlamchi strukturasini o'zgartirish talab etiladi, bu avvalgidan farqli fazoviy tuzilishga ega bo'lgan oqsilning shakllanishini va yangi fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lishini ta'minlaydi, boshqa sharoitlarda tabiiy oqsilga xos bo'lgan funktsiyalarni bajarishga imkon beradi. Protein muhandisligi oqsillarni qurish bilan shug'ullanadi.

Protein muhandisligini qo'llashning yana bir sohasi kimyoviy va biologik hujumlar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan moddalar va mikroorganizmlarni zararsizlantirishi mumkin bo'lgan oqsillarni yaratishdir. Masalan, gidrolaza fermentlari asab gazlarini ham, qishloq xo'jaligida ishlatiladigan pestitsidlarni ham zararsizlantirishga qodir. Bundan tashqari, fermentlarni ishlab chiqarish, saqlash va ishlatish atrof-muhit va inson salomatligi uchun xavfli emas.

O'zgartirilgan oqsilni olish uchun kombinatsion kimyo usullari qo'llaniladi va yo'naltirilgan mutagenez amalga oshiriladi - DNKning kodlash ketma-ketligiga o'ziga xos o'zgarishlar kiritilib, aminokislotalar ketma-ketligida ma'lum o'zgarishlarga olib keladi. Kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan oqsilni samarali loyihalash uchun oqsilning fazoviy tuzilishini shakllantirish qonuniyatlarini bilish, uning fizik-kimyoviy xususiyatlari va funktsiyalari bog'liqligini bilish kerak, ya'ni oqsilning birlamchi tuzilishi qanday ekanligini bilish kerak. , uning har bir aminokislota qoldig'i oqsilning xususiyatlari va funktsiyalariga ta'sir qiladi. Afsuski, ko'pchilik oqsillar uchun uchinchi darajali tuzilma noma'lum, kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan oqsilni olish uchun qaysi aminokislota yoki aminokislotalarning ketma-ketligini o'zgartirish kerakligi har doim ham ma'lum emas. Hozirda olimlar kompyuter tahlilidan foydalangan holda ko'plab oqsillarning xususiyatlarini ularning aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligiga qarab taxmin qilishlari mumkin. Bunday tahlil kerakli oqsillarni yaratish tartibini sezilarli darajada soddalashtiradi. Shu bilan birga, kerakli xususiyatlarga ega modifikatsiyalangan oqsilni olish uchun ular asosan boshqa yo'l bilan boradilar: ular bir nechta mutant genlarni oladi va ulardan birining kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan protein mahsulotini topadi.

Saytga yo'naltirilgan mutagenez uchun turli xil eksperimental yondashuvlar qo'llaniladi. O'zgartirilgan genni olgandan so'ng, u genetik konstruktsiyaga birlashtiriladi va ushbu genetik konstruktsiya tomonidan kodlangan oqsilni sintez qiladigan prokaryotik yoki eukaryotik hujayralarga kiritiladi.

I. Protein muhandisligi

1.1 Oqsil muhandisligi tushunchasi. Rivojlanish tarixi

Protein muhandisligi biotexnologiyaning foydali yoki qimmatli oqsillarni ishlab chiqish bilan shug'ullanadigan bo'limidir. Bu nisbatan yangi intizom bo'lib, oqsillarni katlama va oqsillarni o'zgartirish va yaratish tamoyillarini o'rganishga qaratilgan.

Protein muhandisligining ikkita asosiy strategiyasi mavjud: yo'naltirilgan protein modifikatsiyasi va yo'naltirilgan evolyutsiya. Bu usullar bir-birini istisno qilmaydi; tadqiqotchilar ko'pincha ikkalasini ham qo'llashadi. Kelajakda oqsil tuzilishi va funksiyasi haqida batafsil ma'lumot, shuningdek, yuqori texnologiyadagi yutuqlar oqsil muhandisligi imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytirishi mumkin. Natijada, yangi aminokislotalarni genetik kodga kiritish imkonini beruvchi yangi usul tufayli hatto tabiiy bo'lmagan aminokislotalarni ham kiritish mumkin.

Protein muhandisligi oqsil fizikasi va kimyo va genetik muhandislik kesishmasida paydo bo'lgan. Belgilangan xususiyatlarga ega modifikatsiyalangan yoki gibrid oqsil molekulalarini yaratish muammosini hal qiladi. Bunday vazifani amalga oshirishning tabiiy usuli - o'zgartirilgan oqsilni kodlaydigan genning tuzilishini bashorat qilish, uning sintezi, klonlanishi va retsipient hujayralarida ifodalanishi.

Birinchi nazorat ostida oqsil modifikatsiyasi 60-yillarning o'rtalarida Koshland va Bender tomonidan amalga oshirildi. Proteaza subtilisinning faol markazida gidroksil guruhini sulfgidril guruhi bilan almashtirish uchun ular kimyoviy modifikatsiya usulidan foydalanganlar. Biroq, ma'lum bo'lishicha, bunday tiolsubtilisin proteaz faolligini saqlamaydi.

Kimyoviy jihatdan oqsil poliaminokislotalar zanjiri yoki polimer bo'lgan yagona turdagi molekuladir. U 20 turdagi aminokislotalar ketma-ketligidan iborat. Proteinlarning tuzilishini o'rganib, odamlar savol berishdi: aminokislotalarning mutlaqo yangi ketma-ketligini yaratish mumkinmi, shunda ular odamlarga kerak bo'lgan funktsiyalarni oddiy oqsillarga qaraganda ancha yaxshi bajaradilar? Protein muhandisligi nomi bu g'oyaga mos edi.

Odamlar bunday muhandislik haqida 20-asrning 50-yillarida o'ylay boshladilar. Bu birinchi protein aminokislotalar ketma-ketligini dekodlashdan so'ng darhol sodir bo'ldi. Dunyo bo'ylab ko'plab laboratoriyalarda tabiatni takrorlash va mutlaqo ixtiyoriy poliaminokislotalar ketma-ketligini hisobga olgan holda kimyoviy sintez qilishga urinishlar qilingan.

Bunda eng ko'p muvaffaqiyatga kimyogar B. Merrifild erishdi. Bu amerikalik poliaminokislotalar zanjirlarini sintez qilish uchun juda samarali usulni ishlab chiqishga muvaffaq bo'ldi. Buning uchun Merrifild 1984 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Shakl 1. Protein muhandisligi qanday ishlashi sxemasi.

Amerikalik qisqa peptidlarni, shu jumladan gormonlarni sintez qila boshladi. Shu bilan birga, u avtomat - "kimyoviy robot" ni yaratdi, uning vazifasi sun'iy oqsillarni ishlab chiqarish edi. Robot ilmiy doiralarda shov-shuvga sabab bo'ldi. Biroq, tez orada uning mahsulotlari tabiat ishlab chiqaradigan narsalar bilan raqobatlasha olmasligi ma'lum bo'ldi.

Robot aminokislotalar ketma-ketligini aniq takrorlay olmadi, ya'ni xatolarga yo'l qo'ydi. U bitta zanjirni bitta ketma-ketlik bilan, ikkinchisini esa biroz o'zgartirilgan bilan sintez qildi. Hujayrada bitta oqsilning barcha molekulalari bir-biriga ideal tarzda o'xshash, ya'ni ularning ketma-ketligi mutlaqo bir xil.

Yana bir muammo bor edi. Hatto robot to'g'ri sintez qilgan molekulalar ham fermentning ishlashi uchun zarur bo'lgan fazoviy shaklni olmagan. Shunday qilib, tabiatni organik kimyoning odatiy usullari bilan almashtirishga urinish juda kamtarona muvaffaqiyatga olib keldi.

Olimlar faqat oqsillarning zarur modifikatsiyalarini izlab, tabiatdan o'rganishlari mumkin edi. Bu erda gap shundaki, tabiatda doimo mutatsiyalar mavjud bo'lib, oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligi o'zgarishiga olib keladi. Agar siz ma'lum bir substratni samaraliroq qayta ishlaydigan zarur xususiyatlarga ega mutantlarni tanlasangiz, unda siz bunday mutantdan o'zgartirilgan fermentni ajratib olishingiz mumkin, buning natijasida hujayra yangi xususiyatlarga ega bo'ladi. Ammo bu jarayon juda uzoq vaqtni oladi.

Genetik muhandislik paydo bo'lganda hamma narsa o'zgardi. Unga rahmat, ular har qanday nukleotid ketma-ketligi bilan sun'iy genlarni yaratishni boshladilar. Bu genlar tayyorlangan vektor molekulalariga kiritildi va DNK bakteriya yoki xamirturushga kiritildi. U erda sun'iy gendan RNK nusxasi olindi. Natijada kerakli protein ishlab chiqarildi. Uning sintezidagi xatolar chiqarib tashlandi. Asosiysi, to'g'ri DNK ketma-ketligini tanlash va keyin hujayraning ferment tizimining o'zi o'z ishini mukammal bajardi. Shunday qilib, gen muhandisligi eng radikal shaklda oqsil muhandisligiga yo'l ochdi, degan xulosaga kelishimiz mumkin.

1.2 Protein muhandislik strategiyalari

Maqsadli protein modifikatsiyasi. Maqsadli protein modifikatsiyasida olim kerakli o'zgarishlarni amalga oshirish uchun oqsilning tuzilishi va funktsiyasi haqida batafsil ma'lumotdan foydalanadi. Umuman olganda, bu usulning afzalligi arzon va texnik jihatdan murakkab emas, chunki saytga yo'naltirilgan mutagenez texnikasi yaxshi rivojlangan. Biroq, uning asosiy kamchiligi shundaki, oqsilning batafsil tuzilishi haqidagi ma'lumotlar ko'pincha etishmaydi va hatto tuzilishi ma'lum bo'lsa ham, turli mutatsiyalarning ta'sirini oldindan aytish juda qiyin bo'lishi mumkin.

Proteinni o'zgartirish dasturi algoritmlari oldindan belgilangan maqsadli tuzilmani shakllantirish uchun kam energiya talab qiladigan yangi aminokislotalar ketma-ketligini aniqlashga intiladi. Topilishi kerak bo'lgan ketma-ketlik katta bo'lsa-da, oqsilni o'zgartirish uchun eng qiyin talab - shunga o'xshash suboptimal ketma-ketliklardan farqli o'laroq, optimal ketma-ketlikni aniqlash va aniqlashning tez, ammo aniq usuli.

Yo'naltirilgan evolyutsiya. Yo'naltirilgan evolyutsiyada oqsilga tasodifiy mutagenez qo'llaniladi va ma'lum sifatlarga ega bo'lgan variantlarni tanlash uchun tanlanadi. Keyinchalik, mutatsiya va tanlashning ko'proq turlari qo'llaniladi. Bu usul tabiiy evolyutsiyani taqlid qiladi va odatda yo'naltirilgan o'zgartirish uchun yuqori natijalarni beradi.

DNKni aralashtirish deb nomlanuvchi qo'shimcha usul yaxshi natijalarga erishish uchun muvaffaqiyatli variantlarning qismlarini aralashtirib, aniqlaydi. Bu jarayon jinsiy ko'payish jarayonida tabiiy ravishda yuzaga keladigan rekombinatsiyalarni taqlid qiladi. Yo'naltirilgan evolyutsiyaning afzalligi shundaki, u oqsil tuzilishi haqida oldindan ma'lumotga ega bo'lishni talab qilmaydi va berilgan mutatsiya qanday ta'sir ko'rsatishini oldindan aytib bo'lmaydi. Haqiqatan ham, yo'naltirilgan evolyutsiya tajribalarining natijalari hayratlanarli, chunki kerakli o'zgarishlar ko'pincha bunday ta'sirga ega bo'lmasligi kerak bo'lgan mutatsiyalar tufayli yuzaga keladi. Kamchilik shundaki, bu usul yuqori o'tkazuvchanlikni talab qiladi, bu barcha oqsillar uchun mumkin emas. Ko'p miqdorda rekombinant DNK mutatsiyaga uchragan bo'lishi kerak va mahsulotlar kerakli sifat uchun tekshirilishi kerak. Variantlarning ko'pligi jarayonni avtomatlashtirish uchun ko'pincha robototexnika sotib olishni talab qiladi. Bundan tashqari, qiziqishning barcha fazilatlarini tekshirish har doim ham oson emas.

II. Ishlab chiqarilgan oqsillarga misollar

Protein muhandisligi tayyor oqsilning kimyoviy modifikatsiyasiga yoki tabiiy oqsillarning o'zgartirilgan versiyalarini olishga imkon beradigan genetik muhandislik usullariga asoslangan bo'lishi mumkin.

Muayyan biologik katalizatorni loyihalash oqsilning o'ziga xosligini va organometall kompleksning katalitik faolligini hisobga olgan holda amalga oshiriladi. Bu erda "yarim sintetik bioorganik komplekslarni" olish uchun amalga oshirilgan bunday modifikatsiyaning misollari keltirilgan. Sperma kitining miyoglobini kislorodni bog'lashga qodir, ammo biokatalitik faollikka ega emas. Ushbu biomolekulaning oqsil molekulalari yuzasida gistidin qoldiqlari bilan bog'laydigan ruteniyni o'z ichiga olgan uchta elektron o'tkazuvchi komplekslar bilan birlashishi natijasida bir vaqtning o'zida bir qator organik substratlarni oksidlovchi kislorodni kamaytirishga qodir bo'lgan kompleks hosil bo'ladi. askorbat sifatida, tabiiy askorbat oksidaz bilan deyarli bir xil tezlikda. Aslida, oqsillarni boshqa yo'llar bilan o'zgartirish mumkin. Masalan, papani ko'rib chiqing. Bu uch o'lchovli tuzilish aniqlangan yaxshi o'rganilgan proteolitik fermentlardan biridir. Protein molekulasi yuzasida sistein-25 qoldig'i yaqinida proteoliz reaktsiyasi sodir bo'ladigan kengaytirilgan truba mavjud. Ushbu saytni potentsial substratni bog'lash joyiga kirish imkoniyatini o'zgartirmasdan flavin hosilasi bilan alkillash mumkin. Bunday o'zgartirilgan flavopapainlar M-alkil-1,4-dihidronikotinamidlarning oksidlanishi uchun ishlatilgan va bu o'zgartirilgan ba'zi oqsillarning katalitik faolligi tabiiy flavoprotein-NADH dehidrogenazalariga qaraganda ancha yuqori edi. Shunday qilib, juda samarali yarim sintetik ferment yaratish mumkin edi. Flavinlarni yuqori faol, joylashtirilgan elektron tortib oluvchi o'rinbosarlardan foydalanish nikotin amidini kamaytirish uchun samarali katalizatorlarni ishlab chiqishga imkon beradi.

So'nggi paytlarda DNKning kimyoviy sintezida erishilgan katta yutuqlar oqsil muhandisligi uchun tubdan yangi imkoniyatlarni ochib berdi: tabiatda uchramaydigan noyob oqsillarni loyihalash. Bu texnologiyani yanada rivojlantirishni talab qiladi, shuning uchun genetik muhandislik usullaridan foydalangan holda genlarning o'zgarishi oqsillarda oldindan aytib bo'ladigan o'zgarishlarga, ularning aniq belgilangan funktsional xususiyatlarining yaxshilanishiga olib keladi: aylanish soni, ma'lum bir substrat uchun Km, issiqlik barqarorligi, optimal harorat, barqarorlik va suvsiz erituvchilardagi faollik, substrat va reaktsiyaning o'ziga xosligi, kofaktorlarga bo'lgan talab, pH optimalligi, proteaza qarshiligi, allosterik tartibga solish, molekulyar og'irlik va subbirlik tuzilishi. Odatda, bunday yaxshilanish mutagenez va seleksiya orqali, yaqinda esa kimyoviy modifikatsiya va immobilizatsiya orqali erishiladi. Muayyan turdagi protein molekulasini muvaffaqiyatli loyihalash uchun oqsillarning strukturaviy xususiyatlarini va ularning kerakli xususiyatlarini bog'laydigan bir qator fundamental naqshlarni aniqlash kerak. Shunday qilib, o'rganilayotgan oqsil molekulasining aniq kristalli tuzilishini bilib, uning katalitik faolligini oshirish uchun maxsus o'zgartirilishi kerak bo'lgan qismlarini aniqlash mumkin. Bunday modifikatsiya oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini o'zgartirishdan iborat bo'lishi mumkin.

Yana bir misol - saytga xos mutagenezni amalga oshirish. Bu quyidagicha sodir bo'ladi. Tadqiqotchini qiziqtirgan oqsil geni klonlanadi va mos genetik tashuvchiga kiritiladi. Keyin kerakli mutatsiyaga ega bo'lgan oligonukleotid primeri sintezlanadi, uning ketma-ketligi o'ndan o'n beshgacha nukleotiddan iborat bo'lib, tabiiy genning ma'lum bir hududiga etarlicha homolog bo'ladi va shuning uchun u bilan gibrid tuzilmani shakllantirishga qodir. Ushbu sintetik primer vektorning qo'shimcha nusxasini sintezini boshlash uchun polimerazlar tomonidan qo'llaniladi, so'ngra asl nusxadan ajratiladi va mutant oqsilning boshqariladigan sintezi uchun ishlatiladi. Muqobil yondashuv zanjirning bo'linishi, o'zgartirilishi kerak bo'lgan joyni olib tashlash va uni kerakli nukleotidlar ketma-ketligi bilan sintetik analog bilan almashtirishga asoslangan.

Tirozil-tRNK sintetaza tirozin tRNK ning aminoatsillanish reaksiyasini katalizlaydi, bu tirozinni ATP orqali tirozil adenilat hosil qilish uchun faollashtirishni o'z ichiga oladi. Bacillus stearothermophilusdan ajratilgan ushbu fermentning geni M13 bakteriofagiga kiritilgan. Fermentning katalitik xususiyatlari, ayniqsa uning substratni bog'lash qobiliyati keyinchalik saytga xos modifikatsiya orqali o'zgartirildi. Shunday qilib, treonin-51 alanin bilan almashtirildi. Bu, ehtimol, bu qoldiq va tirozil adenilat o'rtasida vodorod aloqasini hosil qila olmaganligi sababli, substrat bog'lanishining ikki baravar oshishiga olib keldi. Alaninni prolin bilan almashtirishda ferment molekulasining konfiguratsiyasi buziladi, ammo substratni bog'lash qobiliyati yuz baravar ortadi, chunki uning histidin-48 bilan o'zaro ta'siri osonlashadi. Xuddi shunday saytga xos o'zgarishlar b-laktamazada ham mavjud bo'lib, ular odatda fermentning inaktivatsiyasi bilan birga keladi. Serin-70 ni sistein bilan almashtirish p-tiol laktamaza hosil bo'lishiga olib keladi, uning bog'lanish konstantasi tabiiy fermentnikidan farq qilmaydi, lekin penitsillinga nisbatan faolligi atigi 1-2% ni tashkil qiladi. Shunga qaramay, bu mutant fermentning ba'zi faollashtirilgan sefalosporinlarga nisbatan faolligi asl faollikdan kam emas yoki hatto undan ham oshib ketadi; bu oqsillar ham proteazlarga nisbatan chidamli.

Saytga xos mutatsiyalar endi strukturaviy tadqiqotlarning etarliligini tekshirish uchun ishlatiladi. Ba'zi hollarda ular oqsilning strukturaviy barqarorligi va uning katalitik faolligini ajratish mumkinligini ko'rsatishga muvaffaq bo'ldi. Protein strukturasining barqarorligi va uning funktsiyasi o'rtasidagi bog'liqlik haqida etarli miqdordagi ma'lumotlar to'plangan, biz biologik katalizatorlarning faolligini aniq sozlashimiz va ularning to'liq sintetik analoglarini yaratishimiz mumkin. Yaqinda ribonukleaza molekulasining faol fragmentini kodlovchi birinchi sintetik ferment genining klonlanishi haqida ish paydo bo'ldi.

III. Protein muhandisligining ilovalari

Mavjud oqsillarning (fermentlar, antikorlar, hujayra retseptorlari) xususiyatlarini yaxshilash va tabiatda mavjud bo'lmagan yangi oqsillarni yaratish uchun oqsil muhandisligi texnologiyasi (ko'pincha rekombinant DNK usuli bilan birgalikda) qo'llaniladi. Bunday oqsillar dori-darmonlarni yaratishda, oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlashda va sanoat ishlab chiqarishida ishlatiladi.

Hozirgi vaqtda oqsil muhandisligining eng mashhur qo'llanilishi "ekologik toza" sanoat jarayonlarini ishlab chiqish uchun fermentlarning katalitik xususiyatlarini o'zgartirishdir. Atrof-muhit nuqtai nazaridan fermentlar sanoatda qo'llaniladigan barcha katalizatorlar ichida eng maqbul hisoblanadi. Bu biokatalizatorlarning suvda erishi va neytral pH bo'lgan muhitda va nisbatan past haroratlarda to'liq ishlash qobiliyati bilan ta'minlanadi. Bundan tashqari, ularning yuqori o'ziga xosligi tufayli, biokatalizatorlardan foydalanish juda oz miqdorda kiruvchi ishlab chiqarish qo'shimcha mahsulotlarga olib keladi. Kimyo, to‘qimachilik, farmatsevtika, sellyuloza-qog‘oz, oziq-ovqat, energetika va zamonaviy sanoatning boshqa sohalarida biokatalizatorlardan foydalangan holda ekologik toza va energiya tejovchi sanoat jarayonlari uzoq vaqtdan beri faol joriy etilgan.

Biroq, biokatalizatorlarning ba'zi xususiyatlari ba'zi hollarda ulardan foydalanishni qabul qilib bo'lmaydi. Masalan, ko'pchilik fermentlar harorat ko'tarilganda parchalanadi. Olimlar bunday to'siqlarni engib o'tishga va oqsil muhandislik texnikasidan foydalangan holda og'ir ishlab chiqarish sharoitida fermentlarning barqarorligini oshirishga harakat qilmoqdalar.

Sanoat dasturlariga qo'shimcha ravishda, oqsil muhandisligi tibbiyot ishlanmalarida munosib o'rin egalladi. Tadqiqotchilar o'smalarni keltirib chiqaradigan viruslar va mutant genlarni bog'lashi va neytrallashi mumkin bo'lgan oqsillarni sintez qiladi; yuqori samarali vaktsinalar yaratish va ko'pincha farmatsevtika uchun mo'ljallangan hujayra yuzasi retseptorlari oqsillarini o'rganish. Oziq-ovqat olimlari o'simlikka asoslangan oqsillarni va jelleştirici moddalarni yoki qalinlashtiruvchi moddalarni saqlash xususiyatlarini yaxshilash uchun protein muhandisligidan foydalanadilar.

3.1 Peptid va epitop kutubxonalari

Tirik organizmda ko'pgina biologik jarayonlar o'ziga xos oqsil-oqsil yoki oqsil-nuklein kislota o'zaro ta'siri orqali boshqariladi. Bunday jarayonlarga, masalan, turli xil oqsil omillari ta'sirida gen transkripsiyasini tartibga solish, oqsil ligandlarining hujayralar yuzasidagi retseptorlari bilan o'zaro ta'siri, shuningdek, mos keladigan antikorlar bilan antigenlarning o'ziga xos bog'lanishi kiradi. Protein ligandlarining retseptorlari bilan o'zaro ta'sirining molekulyar mexanizmlarini tushunish katta fundamental va amaliy ahamiyatga ega. Xususan, yangi protein preparatlarini ishlab chiqish odatda kerakli biologik faollikka ega bo'lgan dastlabki aminokislotalar ketma-ketligini ("qo'rg'oshin" ketma-ketligi deb ataladi) aniqlash bilan boshlanadi. Biroq, asosiy amino kislotalar ketma-ketligiga ega bo'lgan peptidlar ham istalmagan biologik xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin: past faollik, toksiklik, organizmdagi past barqarorlik va boshqalar.

Peptid kutubxonalari paydo bo'lgunga qadar ularning biologik xususiyatlarini yaxshilash ko'p miqdordagi analoglarni ketma-ket sintez qilish va ularning biologik faolligini tekshirish orqali amalga oshirildi, bu juda ko'p vaqt va mablag'ni talab qildi. So'nggi yillarda avtomatik sintezatorlar yordamida qisqa vaqt ichida minglab turli peptidlarni yaratish mumkin bo'ldi. Maqsadli mutagenezning ishlab chiqilgan usullari, shuningdek, biologik faollik uchun bir vaqtning o'zida olingan va ketma-ket sinovdan o'tgan oqsillar sonini keskin kengaytirish imkonini berdi. Biroq, peptid kutubxonalarini yaratish uchun yaqinda ishlab chiqilgan yondashuvlar mezonlarga eng yaxshi javob beradigan peptidlarni samarali tekshirish uchun zarur bo'lgan millionlab aminokislotalar ketma-ketligini yaratdi. Bunday kutubxonalar antikorlarning antijenler bilan o'zaro ta'sirini o'rganish, yangi ferment ingibitorlari va mikroblarga qarshi vositalarni olish, kerakli biologik faollikka ega bo'lgan molekulalarni loyihalash yoki oqsillarga antikorlar kabi yangi xususiyatlarni berish uchun ishlatiladi.

Tayyorlash usullariga ko'ra peptid kutubxonalari uch guruhga bo'linadi. Birinchi guruhga peptidlarning kimyoviy sintezi yordamida olingan kutubxonalar kiradi, ularda alohida peptidlar mikrotashuvchilarda immobilizatsiya qilinadi. Ushbu yondashuv bilan mikrotashuvchilarda immobilizatsiyalangan peptidlarga individual reaksiya aralashmalarida ketma-ket aminokislotalar qo'shilgandan so'ng, barcha reaksiya aralashmalarining tarkibi birlashtiriladi va yangi qismlarga bo'linadi, ular yangi aminokislotalar qoldiqlarini qo'shishning keyingi bosqichida qo'llaniladi. Bir qator bunday bosqichlardan so'ng, barcha turdagi tasodifiy birikmalarda sintezda ishlatiladigan aminokislotalarning ketma-ketligini o'z ichiga olgan peptidlar sintezlanadi.

Mikrotashuvchilarda immobilizatsiya qilingan peptidlar kutubxonalari muhim kamchilikka ega: ular skrining paytida eruvchan shaklda tozalangan retseptorlardan foydalanishni talab qiladi. Shu bilan birga, ko'p hollarda membrana bilan bog'langan retseptorlar ko'pincha asosiy va farmakologik tadqiqotlar uchun o'tkaziladigan biologik testlarda qo'llaniladi. Ikkinchi usulga ko'ra, peptid kutubxonalari qattiq fazali peptid sintezi yordamida olinadi, bunda keyingi aminokislotalarning o'sib borayotgan peptid zanjirlariga kimyoviy qo'shilishining har bir bosqichida barcha yoki bir nechta prekursor aminokislotalarning ekvimolyar aralashmalari qo'llaniladi. Sintezning oxirgi bosqichida peptidlar tashuvchidan ajratiladi, ya'ni. ularni eruvchan shaklga aylantirish. Biz hozir ta'riflayotgan peptid kutubxonalarini qurishning uchinchi yondashuvi aynan genetik muhandislik usullarining rivojlanishi tufayli amalga oshirilishi mumkin bo'ldi. U bunday usullarning imkoniyatlarini mukammal tarzda ko'rsatadi va shubhasiz, ularni qo'llashda katta muvaffaqiyatdir. Shu munosabat bilan oqsillarning epitoplarini (antigen determinantlarini) o'rganishda peptid kutubxonalaridan foydalanish natijalarini batafsil ko'rib chiqamiz.

Gibrid oqsillarni ishlab chiqarish uchun genetik muhandislik texnologiyasi ularning biologik faolligini tahlil qilish uchun qisqa peptidlarni ishlab chiqarishning samarali usulini ishlab chiqishga imkon berdi. Gen kutubxonalarida bo'lgani kabi, genetik muhandislik usullari bilan olingan peptid kutubxonalari qisqa peptidlarning katta (ko'pincha to'liq) to'plamini ifodalaydi. Ikki so'nggi kuzatishlar peptidlar kutubxonasini bir vaqtning o'zida va oqsil epitoplari kutubxonasi sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi. Birinchidan, qisqa peptidlar antikorlarning o'zaro ta'sirida katta rol o'ynaydigan barcha muhim aminokislotalar qoldiqlarini o'z ichiga olishi mumkin va ular oqsillarning katta antijenik determinantlarini taqlid qilishga qodir. Ikkinchidan, aksariyat hollarda oqsil ligandlarining bir necha muhim aminokislotalar qoldiqlari va ularning retseptorlari o'rtasida hosil bo'lgan nokovalent aloqalar ligand-retseptorlar o'zaro ta'sirining umumiy energiyasiga katta hissa qo'shadi. Shuni inobatga olgan holda, har qanday peptidni potentsial ligand, hapten yoki kattaroq polipeptidlarning antigenik determinantining bir qismi deb hisoblash mumkin va har qanday peptid kutubxonasi oqsil epitoplari kutubxonasi yoki tegishli oqsil retseptorlari uchun potentsial ligandlar deb hisoblanishi mumkin.

Uchinchi yondashuvni amalga oshirish natijasida olingan peptidlar kutubxonasi zamonaviy shaklda bakteriofag virionlari yuzasida o'zlarining bir qismi sifatida ifodalangan o'nlab yoki hatto yuzlab millionlab qisqa aminokislotalar ketma-ketliklari to'plamidir. strukturaviy oqsillar. Bu genetik muhandislik usullaridan foydalangan holda bakteriofaglar genomiga uning virionlarining o'zgartirilgan tarkibiy oqsillarini kodlaydigan gibrid rekombinant genlarni kiritish tufayli mumkin bo'ladi. (Bu usul fag displey deb ataladi.) Bunday genlarning ifodalanishi natijasida N- yoki C-uchlarida qo'shimcha aminokislotalar ketma-ketligi mavjud bo'lgan gibrid oqsillar hosil bo'ladi.

Peptidlar va epitoplar kutubxonalari gumoral immun javob mexanizmlarini, shuningdek, immunitet tizimining kasalliklarini o'rganishda ulardan foydalanishni topadi. Xususan, otoimmün kasalliklarning aksariyati tananing o'z antijenlariga qarshi otoantikorlarning shakllanishi bilan birga keladi. Ushbu antikorlar ko'p hollarda ma'lum bir otoimmün kasallikning o'ziga xos belgilari bo'lib xizmat qiladi. Epitoplar kutubxonasidan foydalanib, asosan, peptid markerlarini olish mumkin, ularning yordamida alohida organizmda ham, bemorlar guruhida ham patologik jarayonning rivojlanishida otoantikorlarning o'ziga xosligini kuzatish mumkin bo'ladi. va bundan tashqari, noma'lum etiologiyali kasalliklarda otoantikorlarning o'ziga xosligini aniqlash.

Peptidlar va epitoplar kutubxonalari, shuningdek, himoya antikorlari bilan o'zaro ta'sir qiluvchi peptidlarni aniqlash uchun immun zardoblarni skrining qilish uchun ham foydalanish mumkin. Bunday peptidlar patogen organizmlarning antijenik determinantlarini taqlid qiladi va tananing himoya antikorlari uchun maqsad bo'lib xizmat qiladi. Bu tegishli patogenlarga qarshi antikorlari yo'q bemorlarni emlash uchun bunday peptidlardan foydalanish imkonini beradi. Peptid kutubxonalaridan foydalangan holda epitoplarni o'rganish ligandlar va retseptorlarning o'zaro ta'sirini amaliy va fundamental tadqiqotlarda qo'llashning ko'plab sohalaridan birining alohida holatidir. Ushbu yondashuvni yanada takomillashtirish qisqa peptidlar asosida yangi dori vositalarini yaratishga yordam berishi va oqsil-oqsil o'zaro ta'sir mexanizmlarini fundamental tadqiqotlarda foydali bo'lishi kerak.

3.2 Birlashtiruvchi oqsillardagi reportyor oqsillar

Boshqa holatda, termoyadroviy oqsillar termoyadroviy oqsillar ichida bu peptidlarning barqarorlashuvi tufayli bakterial hujayralardagi qisqa peptidlarning yuqori darajada ifodalanishini olish uchun ishlatiladi. Gibrid oqsillar ko'pincha aniqlash qiyin bo'lgan rekombinant oqsillarni aniqlash va tozalash uchun ishlatiladi. Masalan, galaktosidazani o‘rganilayotgan oqsilning C-uchiga reportyor oqsil sifatida biriktirib, immunokimyoviy usullar bilan uning antigen determinantlarini aniqlab, rekombinant oqsilni galaktozidaza faolligiga qarab tozalash mumkin. Ochiq o'qish ramkalari (ORF) o'z ichiga olgan DNK fragmentlarini reportyor oqsillari genlari bilan birlashtirib, bunday gibrid oqsillarni reportyor oqsilning faolligi asosida tozalash va laboratoriya hayvonlarini immunizatsiya qilish uchun foydalanish mumkin. Olingan antikorlar keyinchalik ORF tomonidan kodlangan rekombinant polipeptidni o'z ichiga olgan mahalliy proteinni tozalash uchun ishlatiladi va shu bilan klonlangan gen fragmentini aniqlaydi.

Gibrid oqsillar yordamida oqsil mahsulotiga antitellar mavjud bo'lgan noma'lum genni klonlashning teskari muammosi ham hal qilinadi. Bunday holda, noma'lum genlarning ORFlarini ifodalovchi nukleotidlar ketma-ketliklarining klon kutubxonasi ORFni klonlash imkonini beruvchi vektorlarda, reportyor geni bilan bir xil o'qish ramkasida bog'lanishiga imkon beradi. Ushbu rekombinant genlarni ifodalash natijasida hosil bo'lgan gibrid oqsillar ferment immunoassay usullaridan foydalangan holda antikorlar yordamida aniqlanadi. Sekretsiyalangan oqsillar va reportyor oqsillarni birlashtirgan gibrid genlar sekretsiya mexanizmlarini, shuningdek to'qimalarda ajratilgan oqsillarning joylashishi va harakatini yangi usullar bilan o'rganish imkonini beradi.

3.3 Protein muhandisligining ba'zi yutuqlari

1. Bakteriofag T4 lizozimining bir necha aminokislota qoldiqlarini sistein bilan almashtirib, ko'p miqdorda disulfid bog'lari bo'lgan ferment olindi, buning natijasida bu ferment yuqori haroratda o'z faolligini saqlab qoldi.

2. Escherichia coli tomonidan sintez qilingan odam b-interferon molekulasidagi sistein qoldig'ini serin qoldig'i bilan almashtirish molekulalararo komplekslarning shakllanishiga to'sqinlik qildi, bu esa ushbu preparatning antiviral faolligini taxminan 10 marta kamaytiradi.

3. Tirozil-tRNK sintetaza fermenti molekulasidagi treonin qoldig‘ini prolin qoldig‘i bilan almashtirish bu fermentning katalitik faolligini o‘n barobar oshirdi: translatsiya jarayonida bu aminokislotani ribosomaga uzatuvchi tRNKga tirozinni tezda biriktira boshladi.

4. Subtilisinlar oqsillarni parchalaydigan seringa boy fermentlardir. Ular ko'plab bakteriyalar tomonidan chiqariladi va odamlar tomonidan biologik parchalanish uchun keng qo'llaniladi. Ular kaltsiy atomlarini mustahkam bog'lab, ularning barqarorligini oshiradi. Biroq, sanoat jarayonlarida kaltsiyni bog'laydigan kimyoviy birikmalar mavjud bo'lib, undan keyin subtilisinlar o'z faoliyatini yo'qotadi. Genni o'zgartirib, olimlar kaltsiyni bog'lashda ishtirok etuvchi aminokislotalarni fermentdan olib tashladilar va subtilisinning barqarorligini oshirish uchun bir aminokislotani boshqasiga almashtirdilar. O'zgartirilgan ferment sanoat sharoitlariga yaqin sharoitlarda barqaror va funktsional faol bo'lib chiqdi.

5. DNKni qat'iy belgilangan joylarda yoruvchi restriksion ferment kabi ishlaydigan ferment yaratish imkoniyati ko'rsatildi. Olimlar gibrid oqsilni yaratdilar, uning bir qismi DNK molekulasidagi nukleotid qoldiqlarining o'ziga xos ketma-ketligini, ikkinchisi esa ushbu mintaqadagi parchalangan DNKni tan oldi.

6. To'qimalarning plazminogen faollashtiruvchisi - qon quyqalarini eritish uchun klinik jihatdan qo'llaniladigan ferment. Afsuski, qon aylanish tizimidan tezda yo'q qilinadi va uni qayta-qayta yoki katta dozalarda qo'llash kerak, bu esa yon ta'sirga olib keladi. Ushbu fermentning geniga uchta maqsadli mutatsiyani kiritish orqali biz buzilgan fibringa yaqinligi yuqori bo'lgan va asl ferment bilan bir xil fibrinolitik faollikka ega bo'lgan uzoq muddatli fermentni oldik.

7. Insulin molekulasidagi bitta aminokislotani almashtirib, olimlar bu gormonni qandli diabet bilan og'rigan bemorlarga teri ostiga yuborilganda, bu gormonning qondagi konsentratsiyasining o'zgarishi ovqatdan keyin sodir bo'ladigan fiziologik holatga yaqin bo'lishini ta'minlashdi.

8. Virusga qarshi va saratonga qarshi faollikka ega bo'lgan, ammo turli xil o'ziga xosliklarni namoyon qiluvchi uchta interferon sinfi mavjud. Uch turdagi interferonlarning xususiyatlariga ega bo'lgan gibrid interferonni yaratish vasvasasi bor edi. Gibrid genlar yaratildi, ular bir necha turdagi tabiiy interferon genlarining parchalarini o'z ichiga oladi. Ushbu genlarning ba'zilari bakterial hujayralarga integratsiyalashgan holda, ota-molekulalarga qaraganda ko'proq antikanser faolligi bilan gibrid interferonlarning sintezini ta'minladi.

9. Insonning tabiiy o'sish gormoni nafaqat ushbu gormonning retseptoriga, balki boshqa gormon - prolaktin retseptoriga ham bog'lanadi. Davolash paytida istalmagan nojo'ya ta'sirlarning oldini olish uchun olimlar o'sish gormoni prolaktin retseptoriga qo'shilish ehtimolini yo'q qilishga qaror qilishdi. Ular bunga genetik muhandislik yordamida o'sish gormonining asosiy tarkibidagi ba'zi aminokislotalarni almashtirish orqali erishdilar.

10. OIV infektsiyasiga qarshi dori vositalarini ishlab chiqishda olimlar gibrid oqsilni oldilar, uning bir qismi bu oqsilning faqat virus ta'sir qilgan limfotsitlar bilan o'ziga xos bog'lanishini ta'minladi, boshqa fragmenti gibrid oqsilning zararlangan hujayra ichiga kirib borishini amalga oshirdi va boshqa bir parcha ta'sirlangan hujayradagi oqsil sintezini buzdi, bu uning o'limiga olib keldi.

Proteinlar dorilarning asosiy maqsadi hisoblanadi. Hozirgi vaqtda giyohvand moddalar ta'sirining 500 ga yaqin maqsadlari ma'lum. Kelgusi yillarda ularning soni 10 mingtaga ko'payadi, bu esa yangi, samaraliroq va xavfsiz dori vositalarini yaratish imkonini beradi. So'nggi paytlarda dori-darmonlarni kashf qilishda printsipial jihatdan yangi yondashuvlar ishlab chiqildi: maqsad sifatida yagona oqsillar emas, balki ularning komplekslari, oqsil-oqsil o'zaro ta'siri va oqsil katlamalari hisoblanadi.

Xulosa

oqsil muhandislik mutagenezi o'zgartirilgan

Adabiyotlar ro'yxati

1. Protein muhandisligi.

2. Protein muhandisligi. Genetika sirlari. /Vyacheslav Markin // Sirlar, topishmoqlar, faktlar.

3. Protein muhandisligi. // Buyuk rus entsiklopediyasi.

4. Protein muhandisligi. // Kimyogar uchun qo'llanma 21.

5. Protein muhandisligi va dori samaradorligi.

6. Protein muhandisligi. / A.I. Kornelyuk // Biopolimerlar va hujayra.

7. Protein muhandisligi dori vositalarining samaradorligini oshiradi. // Mashhur mexanika.

8. Protein muhandisligi. Insulin qabul qilish. // Biofayl - ilmiy va axborot jurnali.

9. Biotexnologiya. Asosiy yo'nalishlar va yutuqlar. // Abituriyentlar va o'qituvchilar uchun biologiya.

10. Bogdanov A.A., Mednikov B.M. Gen ustidan hokimiyat / A. A. Bogdanov, B. M. Mednikov - M.: Ta'lim, 1989 - s.208

11. Genetika muhandisligi. // Salomatlik.

12. Genlar va kimyogarlar. // Genetika.

13. Glik B., Pasternak J. Molekulyar biotexnologiya. Printsiplar va qo'llash / B. Glick, J. Pasternak. - M.: Mir, 2002 yil.

14. Gen injeneriyasini qo'llashning boshqa sohalari. / L.V. Timoschenko, M.V. Chubik // Tibbiyot - yangiliklar va texnologiyalar.

15. Egorova T.A., Klunova S.M., Jivuxin E.A. Biotexnologiya asoslari. / T.A. Egorova, S.M. Klunova, E.A. Jivuxin - M., 2003 yil.

16. Protein muhandisligi. // Kimyo va biotexnologiya.

17. Patrushev L.I. Gen ifodasi / L.I. Patrushev - M.: Nauka, 2000. - 496 b.

18. Patrushev L.I. Sun'iy genetik tizimlar. T. 1: Genetika va oqsil muhandisligi. /L.I. Patrushev - M.: Nauka, 2004. - 526 b.

19. Rybchin V.N. Gen muhandisligi asoslari: Universitetlar uchun darslik / V.N. Rybchin - Sankt-Peterburg: Sankt-Peterburg davlat texnika universiteti nashriyoti, 2002. - 522 p.

20. Stepanov V.M. Molekulyar biologiya. Oqsillarning tuzilishi va funktsiyalari. / V.M. Stepanov - M.: Oliy maktab, 1996 yil.

21. Biotexnologiya texnologiyalari: oqsil muhandisligi, nanobiotexnologiya, biosensorlar va biochiplar. / Evgeniya Ryabtseva // "Tijorat biotexnologiyasi" - onlayn jurnal.

22. Chernavskiy D.S., Chernavskaya N.M. Protein - bu mashina. Biologik makromolekulyar tuzilmalar. / D.S. Chernavskiy, N. M. Chernavskaya - M.: Moskva davlat universiteti nashriyoti, 1999 yil.

23. Shults G.E., Schirmer R.H. Oqsillarni strukturaviy tashkil etish tamoyillari. / G.E. Shults, R.H. Schirmer - M.: Mir, 1982 yil.

24. Brannigan J.A., Uilkinson A.J. Protein muhandisligi 20 yil // Tabiat sharhlari. Molekulyar hujayra biologiyasi. 2002. jild. 3. № 12;

25. Protein muhandisligi. // Vikipediya, bepul ensiklopediya.

Allbest.ru saytida e'lon qilingan

Shunga o'xshash hujjatlar

Gen injeneriyasining mohiyati va vazifalari, rivojlanish tarixi. Genetik modifikatsiyalangan organizmlarni yaratish maqsadlari. GMO natijasida kimyoviy ifloslanish. Genetik modifikatsiyalangan organizmlar sohasidagi eng muhim yutuq sifatida inson insulinini olish.

referat, 2013-04-18 qo'shilgan

Biotexnologiyaning paydo bo'lishi. Biotexnologiyaning asosiy yo'nalishlari. Bioenergiya biotexnologiya sohasi sifatida. Biotexnologiyaning amaliy yutuqlari. Genetik muhandislik tarixi. Gen injeneriyasining maqsadlari, usullari va fermentlari. Genetika injeneriyasining yutuqlari.

referat, 2008-07-23 qo'shilgan

O'simliklar genetik muhandisligining imkoniyatlari. Gerbitsidlarga chidamli o'simliklarni yaratish. Fotosintez va biologik azot fiksatsiyasi samaradorligini oshirish. Saqlash oqsillari sifatini yaxshilash. Gen muhandisligining ekologik, tibbiy va ijtimoiy-iqtisodiy xavflari.

test, 12/15/2011 qo'shilgan

Gen injeneriyasining mohiyati, transgen organizmlarni aniqlash usullari; GMO ishlab chiqarish va texnologiyasi, an'anaviy naslchilikdan farqi, afzalliklari va kamchiliklari. Dunyoda genetik modifikatsiyalangan tovarlar bozorining holati va rivojlanish istiqbollari.

kurs ishi, 2010-11-20 qo'shilgan

Genetika muhandisligi - bu genotiplarni qayta qurish bo'yicha tadqiqotlar bilan shug'ullanadigan biotexnologiya usuli. Genetika injeneriyasining imkoniyatlari. Gen injeneriyasining istiqbollari. Genetik texnologiyalar bilan bog'liq xavfni kamaytirish.

referat, 09.04.2007 qo'shilgan

Genetika muhandisligi: kelib chiqish tarixi, umumiy xususiyatlari, afzalliklari va kamchiliklari. Gen injeneriyasining eng yangi usullari va ularni tibbiyotda qo'llash bilan tanishish. Chorvachilik va parrandachilik sohasida gen injeneriyasini rivojlantirish. Kalamushlar ustida tajribalar.

kurs ishi, 2012-yil 07-11-da qo'shilgan

Genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlarni yaratish uchun ishlatiladigan genetik muhandislik texnikasi ketma-ketligi. DNKning parchalanishi uchun ishlatiladigan restriksion fermentlarning asosiy turlarining tasnifi. DNK yoki RNK shablonida DNKni sintez qiluvchi fermentlar.

taqdimot, 27/04/2014 qo'shilgan

Genetika va hujayra muhandisligining mohiyati. O'simliklarning genetik modifikatsiyasining asosiy vazifalari, ularni oziq-ovqat sifatida iste'mol qilishning zararliligini tahlil qilish. O'simlik va hayvon hujayralarini duragaylash xususiyatlari. Genetik injeneriya yordamida dorivor moddalarni olish mexanizmi.

taqdimot, 26/01/2014 qo'shilgan

kurs ishi, 2011-yil 05-10-da qo'shilgan

DNK klonlash asoslari va texnikasi. Bakteriyalarning genetik muhandisligi bosqichlari. O'simliklarning genetik muhandisligining rivojlanishi. Agrobakteriyalar yordamida o'simliklarning genetik transformatsiyasi va takomillashuvi, genlar manbalari. Genetik modifikatsiyalangan o'simliklarning xavfsizligi.

Robot aminokislotalar ketma-ketligini aniq takrorlay olmadi, ya'ni xatolarga yo'l qo'ydi. U bitta zanjirni bitta ketma-ketlik bilan, ikkinchisini esa biroz boshqacha sintez qildi. Hujayrada bitta oqsilning barcha molekulalari bir-biriga ideal tarzda o'xshash, ya'ni ularning ketma-ketligi mutlaqo bir xil.

Agar siz kerakli xususiyatlarga ega mutantlarni tanlasangiz, aytaylik, ma'lum bir substratni samaraliroq qayta ishlaydiganlar, unda siz bunday mutantdan o'zgartirilgan fermentni ajratib olishingiz mumkin, buning natijasida hujayra yangi xususiyatlarga ega bo'ladi. Ammo bu jarayon juda uzoq vaqtni oladi.

Shunday qilib, gen muhandisligi eng radikal shaklda oqsil muhandisligiga yo'l ochdi, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Misol uchun, biz oqsilni tanladik va undagi bir aminokislota qoldig'ini boshqasi bilan almashtirmoqchi edik.

O'zgartirish ishlarini boshlashdan oldin siz DNK vektorini tayyorlashingiz kerak. Bu virus yoki plazmid DNK bo'lib, unda bizni qiziqtiradigan protein geniga ega. Shuningdek, siz genning nukleotidlar ketma-ketligini va kodlangan oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini bilishingiz kerak. Ikkinchisi genetik kod jadvali yordamida birinchisidan aniqlanadi.

Jadvaldan foydalanib, gen tarkibida qanday minimal o'zgarishlar bo'lishi kerakligini aniqlash oson, shunda u asl nusxani emas, balki bizning iltimosimiz bo'yicha o'zgartirilgan oqsilni kodlashni boshlaydi. Aytaylik, genning o'rtasida siz guaninni timin bilan almashtirishingiz kerak.

Bunday kichik narsa tufayli butun genni qayta sintez qilishning hojati yo'q. Nukleotidlarning faqat kichik bir qismi sintezlanadi, bu o'rtada almashtirish uchun tanlangan guanin nukleotidi joylashgan hududni to'ldiradi.

Olingan fragment DNK vektori (dumaloq DNK) bilan aralashtiriladi, unda bizga kerak bo'lgan gen mavjud. DNK halqasi va sintez qilingan fragment Uotson-Krik qo'sh spiralining bir qismini hosil qiladi. Unda markaziy juftlik qo'sh spiraldan "tashqariga suriladi", chunki u o'zaro qo'shimcha bo'lmagan nukleotidlar tomonidan hosil bo'ladi.

Eritmaga to'rtta dNTP va DNK polimeraza qo'shing. Ikkinchisi, bitta halqaga yopishtirilgan bo'lakdan foydalanib, uni to'ldiruvchilik printsipiga to'liq mos ravishda to'liq halqaga yakunlaydi.

Natijada biz deyarli normal vektor DNK ni olamiz. U ko'payish uchun xamirturush yoki bakterial hujayra ichiga kiritilishi mumkin. Bitta narsa shundaki, bu DNK qo'shimcha bo'lmagan juftlikdagi asl vektordan farq qiladi. Boshqacha qilib aytganda, DNK vektor spiral to'liq mukammal emas.

Hosil bo'lgan vektorni va uni olib yuruvchi bakteriyalarni ikki barobarga oshirishning birinchi harakatida DNK molekulalarining har biri butun uzunligi bo'ylab mukammal qo'sh spiralga aylanadi. Biroq, qiz molekulalaridan biri asl nukleotid juftligini olib yuradi, ikkinchisi esa bu joyda mutant vektorga ega bo'lib, uning asosida bizni qiziqtirgan mutant oqsili olinadi.

Shunday qilib, oqsil muhandisligi hujayralar aralashmasini yaratadi. Ulardan ba'zilari mutant bo'lmagan gen bilan asl vektorni olib yuradi, boshqa hujayralar esa mutant genni olib yuradi. Ushbu aralashmadan mutant gen joylashgan hujayralarni tanlash qoladi.

Genetika muhandisligi usullari, xususan, alohida genlar yoki ularning qismlarini klonlash, shuningdek, DNK sekvensiyasi mutagenez metodologiyasini sezilarli darajada takomillashtirish, genomlarda mutatsiyalarni keltirib chiqarishning klassik usullarining asosiy kamchiliklarini bartaraf etish imkonini berdi. Klassik genetik tahlil mutagen omilning in vivo jonli ravishda butun genomga ta'sirini o'z ichiga oladi, buning natijasida unda tasodifiy mutatsiyalar paydo bo'ladi, ko'pincha ko'p, bu mutantlarni aniqlashni juda qiyinlashtiradi. Mutant shaxslar o'zgartirilgan fenotipik xususiyatlar bilan aniqlanadi va mutatsiyaning tabiatini DNK ketma-ketligidan keyin aniqlash mumkin. Zamonaviy lokalizatsiya qilingan mutagenez, aslida, teskari harakatlarni o'z ichiga oladi: birinchi navbatda, qiziqish gen yoki uning segmenti klonlanadi, sekvensiya paytida uning tuzilishi aniqlanadi, so'ngra in vitro tarkibiga kerakli o'zgarishlar kiritiladi. Induktsiya qilingan mutatsiyaning oqibatlari mutant genning asl organizmga kiritilganidan keyin aniqlanadi.

Lokalizatsiyalangan mutagenezning eng oddiy varianti klonlangan DNK fragmentini mutagen omillardan biri bilan davolashdan iborat, ammo bunday ta'sir qilish natijasida fragment tuzilishidagi tasodifiy o'zgarishlar ham bo'ladi. Mahalliylashtirilgan mutagenezning ishonchli va tez-tez qo'llaniladigan usullari mutagen omillardan foydalanmasdan amalga oshiriladi. Mutatsiyalar turlari orasida deletsiyalar, qo'shimchalar va nukleotidlarni almashtirishlar ustunlik qiladi.

Oʻchirishlar. Mahalliy mutagenezdagi bu turdagi mutatsiyalar endonukleazlar yordamida olinadi. Ham cheklovchi, ham nospetsifik endonukleazlar qo'llaniladi. Cheklov fermentlarini qo'llashning eng oddiy holati yopishqoq uchlarini hosil qilish uchun bir nechta tanaffuslarni kiritadigan cheklash fermenti yordamida genomni parchalashdir. Olingan bo'laklar DNK ligaza yordamida yana halqaga yopiladi, bu esa DNK segmentlaridan birini o'z ichiga olmaydigan molekulalarning shakllanishiga olib kelishi mumkin. Ushbu yondashuv keng ko'lamli o'chirishlarni keltirib chiqaradi va odatda klonlangan DNKning nisbatan katta bo'limlari funktsiyasini aniqlash uchun dastlabki tajribalarda qo'llaniladi.

Kichik o'chirishlar quyidagi tarzda olinadi. Klonlangan fragment cheklovchi ferment yordamida tegishli joyda vektor ichida bo'linadi (21.1-rasm). Olingan chiziqli molekula DNKning bir zanjirini gidrolizlovchi eksonukleaza III bilan ishlanadi.

3' oxiridan boshlab. Natijada turli uzunlikdagi bir ipli 5' dumli molekulalar to'plami paydo bo'ladi. Bu quyruqlar ssDNKga xos S1 nukleaza tomonidan gidrolizlanadi va DNKda deletsiyalar hosil bo'ladi. Bundan tashqari, chiziqli DNK molekulalarining uchidan boshlab ikkala ipning degradatsiyasini katalizlaydigan ekzonukleaza Bal 31 dan ham foydalanishingiz mumkin. Nukleotik reaktsiyalarning borishi inkubatsiya vaqti, harorat va ferment kontsentratsiyasining o'zgarishi bilan tartibga solinadi, bu turli uzunlikdagi deletsiyalarning shakllanishiga olib keladi. Chiziqli DNKning hosil bo'lgan o'chirish variantlari ko'pincha siklizatsiyadan oldin bog'lovchilar bilan ta'minlanadi, shuning uchun o'chirish hududida cheklash joylari mavjud. Ta'riflangan usullarning boshqa modifikatsiyalari mavjud.

Qo'shimchalar (qo'shimchalar). Qo'shimchalarni olish uchun klonlangan DNK cheklovchi ferment yoki nospetsifik endonukleaza bilan hazm qilinadi, so'ngra hosil bo'lgan qismlar DNKga kiritilishi kerak bo'lgan segment ishtirokida bog'lanadi. Ko'pincha bunday segmentlar sifatida kimyoviy sintezlangan polilinkerlar qo'llaniladi (20-bob).

Qo'shishlar, masalan, o'chirishlar, genning yaxlitligini yoki uning tartibga soluvchi hududlari tuzilishini buzishi mumkin, natijada nuqsonli oqsil sintezi (kengaytirilgan o'chirish yoki ramka o'zgarishi holatlarida, odatda faol emas) yoki genning transkripsiya jarayonidagi o'zgarishlarga olib keladi. qiziqish. Shu tarzda tartibga soluvchi mutantlar tez-tez olinadi va ifoda vektorlari tuziladi (20-bob).

Nuqta mutatsiyalari . Bu mutatsiyalar nukleotidlarni almashtirishdir. Ularni olish uchun bir nechta yondashuvlardan foydalanish mumkin: sitozinni dezaminatsiya qilish, nukleotid analoglarini kiritish, bo'shliqni tiklash paytida nukleotidlarni noto'g'ri kiritish va boshqalar.

Birinchi usul bir zanjirli DNKdagi sitozin qoldiqlarini bisulfit ionlari bilan ishlov berish orqali dezaminatsiyalanishi va uratsil hosil qilishi mumkinligiga asoslanadi. DNKdagi bir ipli hududlar odatda cheklash joylari yaqinida, masalan, ekzonukleaza III ta'sirida olinadi. Bisulfit bilan ishlov berishdan so'ng, bir ipli bo'shliqlar DNK polimeraza yordamida to'ldiriladi va uchlari bog'lanadi. Dezaminatsiya jarayonida sitidilat o'rniga uridilat hosil bo'lgan joylarda adenilat komplementar pozitsiyani egallaydi va bunday molekulaning replikatsiyasi paytida GK juftligi AT juftiga almashtiriladi.

Almashtirishlarni induktsiya qilishning yana bir yondashuvi klonlangan DNKni tayanch juftlari tekisliklari orasiga kirib, dupleks tuzilishini buzuvchi etidiy bromid ishtirokida cheklovchi ferment bilan davolashdir. Natijada faqat bitta zanjirli DNK uzilishi hosil bo'ladi. Bir zanjirli uzilish joyida kichik bo'shliq hosil bo'ladi va keyin dTTP o'rniga DNK polimeraza, dATP, dGTP, dCTP va N-4-gidroksisitozin trifosfat ishtirokida tiklanadi. Timidilat o'rniga gidroksitsitozin trifosfat zanjirga kiradi, ammo DNK replikatsiyasi paytida u adenilat va guanilat bilan teng darajada yaxshi juftlashadi. Qo'shimcha replikatsiya raundidan so'ng guanilatning kiritilishi natijasida AT→GC o'rnini bosish ushbu saytda sodir bo'ladi (21.2-rasm). Chunki bu usulda nukleotidlarni almashtirish ichkarida amalga oshiriladi

cheklash joyida vektorlarni asl ketma-ketlik bilan mutantlar bilan osongina ajratish mumkin bo'ladi. Buning uchun ularni tajribada qo‘llaniladigan cheklovchi ferment bilan davolash kifoya: mutant molekulalar parchalanmaydi.

Shunga o'xshash usul DNK polimeraza bilan bir zanjirli bo'shliqni to'ldirishda to'rtta mumkin bo'lgan nukleotiddan faqat uchtasini ishlatishga asoslangan. Ko'pgina hollarda, ferment etishmayotgan nukleotidga komplementar nukleotid paydo bo'ladigan molekulada to'xtaydi. Biroq, vaqti-vaqti bilan DNK polimeraza xato qiladi va mavjud uchta nukleotiddan birini ishga tushiradi. Bu juftlashtirilmagan qo'shimcha bo'lmagan azotli asoslarni o'z ichiga olgan halqa molekulalarining paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday vektorlar bakteriya hujayralariga kiritilganda, ba'zi molekulalar bunday zararni tiklaydi. Natijada, replikatsiyadan keyin molekulalarning yarmida asl ketma-ketlik tiklanadi, qolgan yarmida esa mutatsiya o'rnatiladi. Mutant molekulalarni yuqorida tavsiflangan usul yordamida farqlash mumkin.

Saytga xos mutagenez. Mahalliy mutagenezning xarakterli usullari mutatsiyalar sodir bo'ladigan joylar tasodifiy tanlanganligi bilan farqlanadi. Shu bilan birga, saytga xos mutagenez texnikasi mutatsiyalarni genning aniq belgilangan hududiga kiritish imkonini beradi. Bu ma'lum ketma-ketlikka ega bo'lgan sintetik (kimyoviy sintez orqali olingan) oligonükleotidlar yordamida amalga oshiriladi. Usul qulay, chunki u qulay cheklash saytlarining mavjudligini talab qilmaydi. Usul mutatsiyani o'z ichiga olgan sintetik oligonükleotid va vektordagi komplementar bir zanjirli DNK o'rtasida geteroduplekslarning shakllanishiga asoslangan.

Quyidagi tarzda davom eting. Genning mutatsiyaga erishmoqchi bo'lgan qismini to'ldiruvchi kichik oligonukleotid (8-20 monomer) sintezlanadi. Oligonukleotidning markaziy hududida bir yoki bir nechta nukleotidlarni almashtirishga ruxsat beriladi. O'rganilayotgan gen yoki uning fragmenti dumaloq bir zanjirli rekombinant DNKni olish uchun M13 fagiga asoslangan vektorning bir qismi sifatida klonlanadi. Rekombinant vektorlar aralashtiriladi va oligonukleotidlar bilan tavlanadi. Oligonukleotidning komplementar mintaqa bilan gibridlanishi sodir bo'ladi, qo'shimcha bo'lmagan nukleotidlar esa juftlashtirilmagan holda qoladi. Oligonukleotid in vitro DNK polimeraza ishtirokidagi polimeraza reaksiyasida primer vazifasini bajaradi. Halqa ligazalar bilan yopiladi. Olingan dumaloq molekula E. coli hujayralariga kiritiladi, bu erda mutant replikatsiya joylarining qisman ta'mirlanishi sodir bo'ladi. Mutatsiyalarning chastotasi odatda 1 dan 50% gacha o'zgarib turadi. Mutant DNK molekulalarini o'z ichiga olgan hujayralarni tanlash bir necha usullar bilan amalga oshirilishi mumkin, ular orasida mutagenez uchun ishlatiladigan radioaktiv etiketli oligonükleotiddan foydalanish usuli afzalliklarga ega. Bunday holda, bu nukleotid prob bo'lib xizmat qiladi. Bunday zonddan foydalanish printsipi uning mutant DNKni to'liq to'ldiruvchi va yovvoyi tipdagi DNKni qisman to'ldiruvchi ekanligiga asoslanadi. Bunday duragaylash shartlarini (birinchi navbatda harorat) tanlash mumkinki, etiketli zondning gibridlanishi faqat avtoradiografiya yordamida aniqlanishi mumkin bo'lgan mutant DNK ketma-ketligi bilan barqaror bo'ladi.

Joyga xos mutagenez usuli ayniqsa qimmatlidir, chunki u mutatsiyalarni ularning fenotipik namoyon bo‘lishini nazorat qilmasdan ajratib olish imkonini beradi. Ushbu usul genlarni tartibga soluvchi elementlarning funktsiyalarini o'rganish uchun yangi imkoniyatlar ochadi, promotorlarning "kuchini" o'zgartirishga, ribosomalarni bog'lash joylarini optimallashtirishga va hokazolarga imkon beradi. Ushbu metodologiyaning asosiy qo'llanilishidan biri: protein muhandisligi.

Protein muhandisligi. Ushbu ibora tegishli mutatsiyalarni strukturaviy genga maqsadli kiritish (joyga xos mutagenez) va natijada oqsilning birlamchi tuzilishiga kerakli aminokislotalarni almashtirish orqali oqsil molekulasini rekonstruksiya qilish imkonini beruvchi metodologik usullar majmuasini bildiradi.

Fersht va hamkasblarining Bacillus stearothermophilus bakteriyalaridan tirozil-tRNK sintetaza fermenti bilan tajribalari faolroq oqsillarni qurishning yorqin misolidir. Ushbu fermentning faol joyida aminokislotalarni almashtirish oqibatlarini tahlil qilish, substrat bilan zaif vodorod aloqalarini hosil qiluvchi guruhlarni olib tashlash uning substratga yaqinligini yaxshilashi mumkin degan xulosaga keldi. Aniqlanishicha, treonin-51 (peptidda 51-o'rinni egallaydi) tirozil adenilat bilan bog'langanda riboza halqasining kislorodi bilan uzoq va kuchsiz vodorod bog'ini hosil qiladi. Shu bilan birga, E. coli bakteriyalarida prolin bir xil pozitsiyani egallashi aniqlandi. B.stearothermophilus tirozil-tRNK sintetazasining tuzilishini belgilovchi genning saytga xos mutagenezi uni almashtirish imkonini berdi. thr-51→pro -51 peptidda. Natijada fermentning faol markazida ATP ning bog'lanishi keskin yaxshilandi va uning katalitik faolligi 25 marta oshdi.

Amaliy ahamiyatga ega bo'lgan oqsillarni qayta tiklashning yana bir ahamiyatli misoli Estell va boshqalar tomonidan amalga oshirilgan Bacillus amiloliquefaciens subtilisin modifikatsiyasidir. Subtilisinlar tayoqchalar tomonidan tashqi muhitga chiqariladigan serin proteinazalardir. Ushbu fermentlar biotexnologiya sanoati tomonidan keng miqyosda ishlab chiqariladi va yuvish vositalarida keng qo'llaniladi. Subtilisinlarning kamchiligi oksidlovchi moddalar, shu jumladan kir yuvish kukunlari tarkibidagi moddalar ta'sirida proteolitik faollikning keskin pasayishi hisoblanadi. BPN subtilisin molekulasini rekonstruksiya qilishdan maqsad uni kimyoviy oksidlanishga qarshi barqarorlashtirish edi.

Dastlabki tajribalarda, vodorod periks borligida subtilisin mos keladigan sulfoksidga aylanadigan metionin-222 qoldig'ining oksidlanishi tufayli faollikni tezda pasaytirishi aniqlandi. Saytga xos mutagenez usullaridan foydalangan holda, bu metionin qoldig'i barcha boshqa 19 ta protein aminokislotalari bilan almashtirildi. Mutant genlarga ega plazmidlar tegishli genlarda deletsiyaga ega shtammlarga kiritildi va ishlab chiqarilgan subtilisinlarning xususiyatlari tahlil qilindi. Serin va alanin222 bo'lgan mutantlar peroksid ta'siriga ancha barqaror bo'lib chiqdi. Eng faol mutant sistein-222 qoldig'ini o'z ichiga olgan mutant bo'lib, uning o'ziga xos faolligi yovvoyi turdagi shtammdan 38% yuqori edi.

Xuddi shunday tarzda, b-interferonning faolligini oshirish mumkin edi. Protein muhandisligining boshqa yutuqlari orasida onkoproteinlarning transformatsion faolligini aniqlash bo'yicha tadqiqotlar kiradi; fermentlarning termostabilligini o'zgartirish, masalan, termolabil renin va termostabil a-amilazani olish; gormonning b-zanjirining 10-pozitsiyasida histidinni aspartat bilan almashtirish hisobiga mos keladigan plazma membranasi retseptorlari tomonidan insulin bilan bog'lanish samaradorligini oshirish, shuningdek, boshqa ko'plab misollar. Ko'p miqdordagi protein muhandislik mahsulotlari ishlab chiqarish jarayonlarida amaliy qo'llanilishini topdi.

1.1 Oqsil muhandisligi tushunchasi. Rivojlanish tarixi

Shakl 1. Protein muhandisligi qanday ishlashi sxemasi.

Protein muhandisligi

Mavjud oqsillar (fermentlar, antikorlar, hujayra retseptorlari) xususiyatlarini yaxshilash va tabiatda mavjud bo'lmagan yangi oqsillarni yaratish uchun (ko'pincha rekombinant DNK usuli bilan birgalikda) oqsil muhandisligi texnologiyasidan foydalaniladi...

Protein muhandisligi

Turlar va turlar

Aristotel o'xshash hayvonlarni tasvirlash uchun "tur" atamasini ishlatgan. D.Rey (1686) va ayniqsa K.Linney (1751-- 1762) asarlari paydo boʻlgandan soʻng biologiyada tur tushunchasi asosiy... sifatida mustahkam oʻrin oldi.

Katta yoshdagi yuqori asabiy faoliyat

Miyaning ishlashi ko'p yillar davomida insoniyat uchun ochilmagan sir bo'lib qoldi. Nafaqat ruhoniylar, balki idealizmni tan olgan olimlar ham tanadagi barcha ruhiy jarayonlarni sirli ruh bilan bog‘laganlar...

Haqiqiy parametrlarni optimallashtirish masalasida genetik algoritmlar

Standart genetik algoritm deb ataladigan narsa birinchi marta de Jongh ishida batafsil tavsiflangan va o'rganilgan ...

Genetika muhandisligi

Genetika muhandisligi biokimyo va molekulyar genetikaning turli sohalarida ko'plab tadqiqotchilarning ishlari tufayli paydo bo'ldi. Ko'p yillar davomida oqsillar makromolekulalarning asosiy sinfi hisoblangan. Hatto bir taxmin bor edi ...

Kasalliklarni davolashda va dori vositalarini yaratishda genetik muhandislikdan foydalanish

Genetika muhandisligi biokimyo va molekulyar genetikaning turli sohalarida ko'plab tadqiqotchilarning mehnati tufayli paydo bo'ldi ...

Genetika tarixi

Charlz Darvin ta’limoti keng tarqalgach, nazariyaning zaif tomonini birinchi bo‘lib ko‘rsatgan tanqidchilardan biri shotland tadqiqotchisi F.Jenkins bo‘ldi. 1867 yilda u Darvin nazariyasida ... degan savolga aniqlik yo'qligini ta'kidladi.

Zamonaviy texnologiyalar va energiyani rivojlantirish konsepsiyalari

Jismoniy mehnatni engillashtirish uchun qadim zamonlardan beri insonning mexanik imkoniyatlarini kuchaytiruvchi turli xil qurilmalar, mexanizmlar va mashinalar ixtiro qilingan. Ammo bir nechta mexanizmlar odamga ishni bajarishga yordam berdi ...

Klonlashning xususiyatlari

Tovuqlarning zotlari va ularning zamonaviy tarqalishi

Dunyoning aksariyat mamlakatlarida parrandachilik qishloq xoʻjaligi ishlab chiqarishining boshqa tarmoqlari orasida yetakchi oʻrinni egallab, aholini juda qimmatli parhez oziq-ovqat mahsulotlari (tuxum, goʻsht, mazali yogʻli jigar) bilan taʼminlaydi...

Vernadskiyning noosfera nazariyasi nuqtai nazaridan insoniyatning mavjudligi muammosi

Tabiat hodisalarini kuzatish asosida tirik mavjudotlarning tashqi muhit bilan o‘zaro ta’siri va uning o‘zgarishlariga ta’sir etishi haqidagi g‘oya ancha oldin paydo bo‘lgan...

Sitogenetika fan sifatida

Sitogenetika irsiyatning moddiy asoslari haqidagi fandir. U hujayraning tuzilishi, ko‘payishi, rekombinatsiyasi, genetik tuzilmalarining o‘zgarishi va faoliyatining xususiyatlarini, mitozda tarqalishini o‘rganadi...

Organizmlar guruhlarining evolyutsiyasi

Evolyutsion nazariya - tirik tabiatning tarixiy rivojlanishining umumiy qonuniyatlari va harakatlantiruvchi kuchlari haqidagi ta'limot. Ushbu ta'limning maqsadi: ushbu jarayonni keyingi boshqarish uchun organik dunyoning rivojlanish qonuniyatlarini aniqlash ...

Protein muhandisligi 6 Proteinlarni o'rganish va yangi xususiyatlarga ega oqsillarni olish uchun usullar va yondashuvlar to'plami ASOSIY VAZIFALAR Nukleotidlar va aminokislotalar ketma-ketliklarining klon kutubxonasini yaratish Aminokislota qoldiqlarini bir marta almashtirishning oqsil burmalari va funktsiyalariga ta'sirini o'rganish. oqsillar ularga kerakli xossalarni berish uchun kerakli xususiyatlarga ega oqsillarni skrining va tanlash usullari va yondashuvlarini ishlab chiqish

Ratsional dizayn Ratsional dizayn Oqsilning fazoviy tashkil etilishi haqidagi bilimlarga bo'lgan ehtiyoj molekulalar ichidagi va molekulalararo o'zaro ta'sirlar haqidagi bilimlarga bo'lgan ehtiyoj Usullar va jihozlarning nomukammalligi, ularning fazoviy dizayni bilan yangi oqsillarni yaratishga qaratilgan yo'nalish.

Protein molekulalarining yo'naltirilgan evolyutsiyasi - bu tanlov orqali yangi oqsillarni yaratishga qaratilgan yo'nalish 1 tasodifiy aminokislotalar ketma-ketligi kutubxonasini olish 2 kamida kichik darajada kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan polipeptid zanjirlarini tanlash 3 tasodifiy mutagenez yordamida oqsillarning yangi kutubxonasini olish. tanlovning keyingi bosqichida yoki yangi oqsillarni ifodalovchi genetik muhandislik konstruksiyalaridan foydalangan holda ishlatiladi

Направленная эволюция белковых молекул (варианты) рациональный редизайн с помощью направленного мутагенеза заменяют конкретные аминокислотные остатки в активном центре фермента инженерия белковых поверхностей с помощью мутаций изменяют участки полипептидной цепи в окрестностях аминокислотных остатков, сближенных на поверхности белковой глобулы, но находящихся в полипептидной цепи на значительном расстоянии bir biridan

Belgilangan xususiyatlarga ega bo'lgan oqsillarni skrining va tanlash tasodifiy skrining takomillashtirilgan skrining tanlovi har bir protein kerakli xususiyatlarning mavjudligi uchun tekshiriladi; kutubxonadan oqsillarni tanlash tasodifiy sodir bo'ladi, har bir protein kerakli xususiyatlar mavjudligi uchun tekshiriladi; kutubxonadan oqsillarni tanlash tasodifiy sodir bo'ladi; kutubxonani tashkil etuvchi ob'ektlar fenotipik jihatdan farq qilsa (masalan, fermentativ faollik mavjud bo'lganda); kutubxonaning tarkibiy qismlarini tanlab saqlanishi uchun sharoitlar yaratiladi. ma'lum xususiyatlar (fag, hujayra ko'rinishi); kutubxona komponentlarini tanlab saqlanishi uchun sharoitlar yaratiladi; ma'lum xususiyatlarga ega bo'lgan (fag, hujayra ekrani) oqsilni tashkil etuvchi ko'p sonli makromolekulalar orasida kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan oqsilni aniqlash olingan klon kutubxonasi

Faglarni ko'rsatish Maqsad - fag yuzasida begona oqsillarni ko'rsatish.Usul 1985 yilda M13 filamentli bakteriofag uchun ishlab chiqilgan. (pIII va pVIII genlari begona cDNK fragmentini kiritish uchun mos maqsadli joylardir) Maqsad fag yuzasida begona oqsillarni ta'sir qilishdir.Usul 1985 yilda filamentli bakteriofag M13 uchun ishlab chiqilgan. (pIII va pVIII genlari begona cDNK fragmentini kiritish uchun mos maqsadli joylardir) bakteriofag tomonidan maqsadli oqsilning kodlash ketma-ketligidan va fag konverti oqsillaridan biridan iborat gibrid gen tuziladi; E. coli fag paytida infektsiyalanadi. yig'ilish; gibrid oqsillar fag zarrachasiga kiradi

Phagmid Helper fag Fag genomi E.coli ning yordamchi fag bilan infektsiyasi Plazmid kutubxonasi / fagemid bilan o'zgartirilgan E.coli hujayralari fag zarrachalarini olish uchun yordamchi fag bilan infektsiyalanadi, ularning yuzasida maqsadli oqsilning turli xil variantlari E. plazmid kutubxonasi / fagemid bilan o'zgartirilgan coli hujayralari fag zarralarini olish uchun yordamchi fag bilan infektsiyalanadi, ularning yuzasida maqsadli oqsilning turli xil variantlari ta'sirlanadi.

Protein injeneriyasidan amaliy foydalanish istiqbollari Tibbiyot: *yangi dori vositalarini ishlab chiqarish uchun; diagnostika vositalarini yaratish va vaktsinalarni ishlab chiqarish uchun; *immunitet reaktsiyasining mexanizmlarini, shuningdek, immunitet tizimi kasalliklarini o'rganish uchun Ekologiya: *ularning yuzasida immobilizatsiyalangan fermentlar bilan butun hujayralar ko'rinishidagi biokatalizatorlarni olish uchun; *diagnostika va atrof-muhit monitoringi uchun biosensorlarni olish uchun; *atrof-muhitdan zaharli moddalar va og'ir metal ionlarini olib tashlash uchun bioadsorbentlar yaratish uchun

Enzim elektrodi yordamida glyukozani o'lchash (L. Klark tajribasining sxematik tasviri). Kislorod ishtirokida glyukoza oksidaza fermenti bilan glyukoza oksidlanishi: glyukoza + O 2 H 2 O 2 + glyukon-1,5-lakton. H 2 O 2 platina elektrodida +700 mV potentsialda kamayadi; kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim vodorod peroksid (ya'ni, bilvosita, glyukoza) kontsentratsiyasiga mutanosibdir.