Техника - молодёжи 1974-03, страница 9
брать» ген дрожжевой клетки, содержащий всего 77 азотистых оснований. Такой короткий отрезок ДНК с заданной последовательностью оснований синтезировали химически. Так появился первый ген, созданный человеком. Конечно, это большой успех, однако он несколько меркнет перед сложностью строения генов и их комплексов даже у самых простых форм жизни. Первыми живыми организмами, которые удастся создать искусственно, по-видил\ю-му, будут вирусы. Но ведь даже у простейших вирусов в состав ДНК входит 5500 азотистых оснований, составляющих приблизительно 17 генов. Что же касается синтеза единицы жизни — клетки, — то трудности тут возрастают неимоверно. Но, кроме химического, есть еще и биохимический синтез. Интересные работы в этом направлении проведены группой сотрудников нашего Института общей генетики АН СССР и Института молекулярной биологии и генетики АН УССР. Кратко скажу, как мы решали эту задачу. Для высших организмов из-за очень сложной организации их наследственного аппарата создание генов пока возможно с помощью только одного вида биохимического синтеза — ферментативного. Ибо сейчас уже открыт и выделен особый фермент — так называемая обратная транскриптаза, синтезирующая ДНК на РНК, как на матрице. Постараюсь пояснить. В клетке - /А </ г/'» Л' ' • * УХ; vv . * » J" # • * - % > А* #•/*. ' * /• • • < ' / / /у- - • " . ■ 9 • 'i ' Цветной снимок, сделанный с большим увеличением, запечатлел момент «хирургической операции» на живой клетке. Темный круг — это яйцо морского ежа. Оно «простреливается» ускоренной частицей, след которой виден возле круга. Результатом такого воздействия может быть изменение наследственной структуры клетки. присутствует целый набор информационных РНК (и-РНК). Они представляют собой комплементарные копии соответствующих индивидуальных генов. И если одну из таких индивидуальных РНК использовать в качестве матрицы для обратной транскрипции, то ДНК — продукт этой транскрипции — будет соответствующим индивидуальным геном. Таким образом, решение задачи сводится к выделению из клеток индивидуальной информационной РНК (и-РНК). Для этого обычно берут клетки, в которых синтезируется в основном один какой-либо белок. Например, клетки железы шелкопряда вырабатывают преимущественно фиброин шелка, клетки хрусталика глаза — кристалины, ретикулоциты — гемоглобин и т. д. В частности, глобиновая и-РНК была применена в качестве матрицы для синтеза структурных генов, кодирующих в высших организмах первичную структуру соответствующих белков. Ген, или участок ДНК, состоит из структурной и регуляторной частей. Первая содержит информацию о структуре синтезируемого в клетке белка, а вторая управляет активностью гена на каждой стадии развития организма. Начальный шаг к искусственному «конструированию» гена — это синтез его структурной части. Решение такой задачи важно не только для изучения тонкостей наследственного аппарата, но и для понимания во многом пока еще неясных механизмов регуляции активности генов в клетке. На рисунке представлена схема опыта по синтезу индивидуального гена, содержащего информацию о структуре одного из белков — гемоглобина. Если вызвать у кролика разрушение клеток крови, содержащих гемоглобин, то организм начнет усиленно вырабатывать клетки-ретикулоциты, из которых можно выделить необходимую для синтеза структурного гена индивидуальную информационную РНК (и-РНК). Кроме того, для опыта нужна плазма крови кур, зараженных опухолеродным вирусом. Вирус очищают от компонентов плазмы, затравка-инициатор 3Т1Т1Т тГ разрушают его оболочку и выделяют особый фермент — обратную транскриптазу, способную синтезировать ДНК на РНК как на матрице. Но для начала синтеза еще необходима затравка-инициатор в виде короткого участка ДНК. В систему добавляют также смесь четырех активированных нуклеотидов — предшественников ДНК. Все компоненты держат вместе при 37° С в течение часа. После окончания синтеза оставшуюся РНК удаляют щелочным гидролизом. Образовавшаяся ДНК представляет собой структурный ген глобина. Ш Ш ЧЙ^ ^ РЕТИКУЛОЦИТЫ } КРОЛИК рА-рА-рА ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННА РНК и- liTlT1TlT рнк » предшественники ДНК дА^дГ; gT; gLL ФЕРМЕНТ TDftH СНТРИРТДЗД © ПЧИЩЕНШ 1 ВИРУС ПААЗМА КРОВИ Рис. Галины Гордеевой ^TgTgT^^ ан ти-и-дик рА* рА рД рД * ^ flW- КУРИ ид гидролиз ЩЕЛОЧЬЮ анти-и-днк (структурный геи глобина) 7 |
