0:00
[МУЗЫКА] [МУЗЫКА]
В этой лекции продолжим
знакомиться с различными элементами трансгенной конструкции.
Я расскажу,
где можно взять отдельные элементы для составления новой трансгенной конструкции.
И начнем с белок-кодирующей части.
Ну тут достаточно всё очевидно.
Белок-кодирующую часть можно взять от того организма,
у которого есть необходимый соответствующий нам ген.
Давайте расскажу на примерах, которые я использовал в предыдущих лекциях.
Если у вас есть задача наладить производство сыров и вам для этого
необходимо большое количество химозина коровы, соответственно,
вам необходимо получить трансгенный организм,
который будет синтезировать этот химозин в больших количествах.
Кодирующую часть для такой трансгенной конструкции можно взять от коровы,
у которой в геноме есть ген химозина.
Если задача состоит в том, чтобы получить флюоресцирующую мышку,
тогда вам необходимо взять кодирующую часть зеленого флюоресцирующего
белка от соответствующего вида медузы, у которого есть этот ген.
Если ваша цель — научиться создавать опиоиды не на
маковых плантациях, а в лаборатории, то для реализации своего проекта
вы возьмете кодирующие части генов биосинтеза опиоидов, у опиума мака.
Следующая часть — это промоторы.
С промоторами всё намного сложнее, но, одновременно, и намного интереснее.
Поскольку промоторы бывают разные, и то,
какой промотор необходимо использовать в конкретной трансгенной конструкции,
сильно зависит от того, какие цели ставятся перед трансгенным организмом.
Например, бывают такие промоторы, которые обеспечивают высокую активность трансгена
в любых клетках, при любых условиях, на очень высоком уровне.
Это так называемые конститутивные промоторы.
Например, трансгенные мышки светящиеся,
о которых я вам рассказывал, светятся потому, что зеленый флюоресцирующий белок
находится под контролем промотора цитамегаловируса человека.
Этот промотор обеспечивает высокую наработку зеленого флюоресцирующего белка,
ну, соответственно, мы видим вот эту флюоресценцию их.
В принципе, вирусные последовательности очень часто используются в трансгенезе,
особенно промоторы, которые обеспечивают конститутивную экспрессию генов.
И даже понятно почему.
Потому что у многих вирусов очень агрессивная стратегия размножения.
Они попадают в клетку и начинают активно размножаться.
А для этого им необходимо наработать как можно больше вирусных белков,
чтобы собрать как можно больше вирусных частиц и распространиться по организму
или между организмами.
И, конечно, это свойство очень печальное для жертв вируса,
но оно совершенно замечательное для генных инженеров.
И очень часто в трансгенных конструкциях используются как раз последовательности
промоторов именно различных вирусов.
Кроме того, вирусные последовательности, и промоторы в том числе,
обычно очень короткие, поскольку объем вирусной
частицы очень небольшой, и необходимо упаковать весь геном.
Соответственно, вирусный геном эволюционирует таким образом,
чтобы быть как можно более лаконичным, коротким.
Это тоже очень приятное и полезное свойство.
Помимо конститутивных промоторов, бывают тканеспецифичные промоторы.
Это те промоторы, которые обеспечивают экспрессию гена только в каком-нибудь
конкретном органе или ткани.
Например, бывают промоторы, которые активны только в сердце,
например, или только в печени.
Или только в клетках колбочки сетчатки глаза.
Поэтому если задача стоит обеспечить активность трансгена только
в каком-нибудь конкретном органе или ткани,
то вам необходимо использовать тканеспецифичный промотор.
Те рыбки, которые я вам показывал, флюоресцентные, имеют флюоресценцию,
обеспечиваемую красным флюоресцентным белком только в мышцах.
Почему так происходит?
Потому что красный флюоресцентный белок в геноме этих рыбок находится
под контролем промотора гена миозина.
Миозин — это белок, один из элементов молекулярной машины,
который обеспечивает сокращение мышц, то есть дает им силу.
Понятно, что миозин необходим только в мышцах, если он будет активен в мозге,
то никакого толку от такого белка не будет.
Поэтому экспрессия миозина ограничена только мышцами.
Соответственно, если мы возьмем промотор миозина и соединим его с кодирующей
частью какого-нибудь другого гена,
то трансген получившийся будет активен только в мышцах.
Или другой пример.
Например, мы можем взять в качестве промотора промотор гена инсулина человека.
Инсулин вырабатывается клетками поджелудочной железы, это значит,
что такой трансген будет активен только в поджелудочной железе.
Причем у этого трансгена будет еще очень интересное свойство.
Поскольку активность этого промотора завязана на уровень глюкозы в крови.
Это значит, что если у трансгенного организма в крови будет повышаться уровень
глюкозы, это одновременно будет приводить к повышению активации уровня
экспрессии трансгена, контролируемого промотором гена инсулина.
Очень тоже интересное свойство,
которое можно использовать для конструирования новых трансгенов.
В целом же можно сказать, что выбор промотора — это
такой очень творческий процесс, очень сложный процесс для генного инженера,
поскольку необходимо учесть множество разных аспектов, выбрать,
конститутивный это будет промотор или тканеспецифичный,
в каком органе или ткани будет активен этот промотор.
Другой важный показатель — это еще активность промотора.
Какой уровень экспрессии обеспечивает выбранный промотор.
Поскольку бывает так,
что некоторые промоторы обеспечивают чересчур высокий уровень активности гена.
Это приводит к тому, что в клетках вырабатывается слишком много белковых
молекул трансгена, а некоторые белки в высокой концентрации начинают агрегировать
друг друга, слипаться, и в таком виде они не могут выполнять свою функцию.
Это означает, что если такое случилось, то генный инженер вынужден менять промотора
на какой-нибудь, который обеспечивает более умеренную активность трансгена.
Завершающая часть трансгенных конструкций — сигнал полиаденилирования.
С сигналом полиаденилирования всё намного проще, поскольку задача, которая стоит
перед этими элементами, намного проще, чем та задача, которая стоит перед промотором.
Промотор должен очень точно настроить все параметры активности гена.
Сигнал полиаденилирования должен в основном просто остановить транскрипцию.
Ка говорится, ломать не строить, поэтому задача проще, соответственно,
и выбор сигналов полиаденилирования, которые используют генные инженеры,
намного более бедный.
Обычно используют либо сигнал полиаденилирования вируса SV40,
либо часто используют сигналы полиаденилирования,
взятые от генов гормона роста человека, либо коровы.
Если же заключать всё, можно сказать,
что конструирование трансгена во многом похоже на игру конструктор.
Мы берем готовые части,
соединяем их вместе и получаем нечто принципиально новое.
И итоговый трансген, он зачастую похож на такого сфинкса или химеру, мифическое
существо, которое состоит из, например, головы человека, тела льва, крыльев орла.
Посудите сами — бывает так, что трансгенная конструкция состоит из
кодирующей части, взятой от генома медузы, контролируется всё это промотором,
взятым из генома вируса человека, а сигналом полиаденилирования в
такой конструкции может служить участок генома, взятый от коровы.
Всё вместе это может работать при этом вообще в геноме мышки.
Довольно забавная ситуация.
Если же вообще обобщать, то можно сказать, что трансгенез и генная инженерия — это
такая область человеческой деятельности, где человек, в общем, как плохой
студент не придумал ничего нового, а всё списал или подсмотрел у природы.
И действительно, на данный момент в трансгенезе практически не используются
какие-то искусственные элементы,
например, искусственные кодирующие части или искусственные промоторы.
Всё, что в основном используется, это готовые элементы,
которые были взяты из отдельных организмов.
Алексей Мензоровкандидат биологических наук, старший преподаватель
Нариман Баттулинкандидат биологических наук, старший преподаватель
Вениамин Фишманкандидат биологических наук, преподаватель
