GENŲ INŽINERIJA
GENŲ INŽINERIJA
Genų inžinerija – vieno arba keleto genų perkėlimas iš vieno organizmo į kitą. Šiuo metodu kuriami transgeniniai organizmai su svetimais genais ir leidžia kurti anksčiau natūralioje gamtoje neegzistavusius genetiškai modifikuotus organizmus (GMO). Šie organizmai turi iš kitų rūšių perkeltus genus, kurie naujoje ląstelėje veikia taip, tarsi jis būtų toje ląstelėje iš kurios yra paimtas, todėl augalai, mikroorganizmai, gyvūnai ar kiti organizmai įgyja naujų naudingų savybių, kurios negalėtų atsirasti jiems daugintis natūraliu būdu.
Genų inžinerijos objektai:
- Šiuolaikiniai (pramoniniai) mikroorganizmai, gyvūnų ir augalų ląstelės;
- Bakterijos, pavyzdžiui E. coli, virusai (bakteriofagai – naudojami terapijoje, antibiotikų gamyboje), plazmidės;
Iš esmės, genų inžinerija yra naujų genotipų konstravimas, naudojant rekombinantinę DNR. Rekombinantinė DNR – DNR molekulė, sudaryta sujungus dvi skirtingas DNR molekules ar jų dalis – vektorius su įterptu genu. Ji geba konstruoti naują, joms nebūdingą baltymą. Tam dažniausiai yra naudojamos mažos žiedinės DNR molekulės – plazmidės, kurios gali replikuotis nepriklausomai nuo ląstelės, jas gana nesudėtinga perkelti iš vienos bakterijos į kitą.
Rekombinantinės DNR kūrimas
Rekombinantinės DNR kūrimo etapai:
- Genų išskyrimas. Tam, kad genas būtų perkeltas į kitą organizmą, reikia jį iškirpti arba susintetinti. Iš pradžių, naudojant fermentą DNR restriktazę, kuri perkerpa DNR reikiamoje vietoje, yra iškerpamas genomo genas, kurį norima perkelti į kitą organizmą;
- Rekombinantinės DNR kūrimas. Kaip jau buvo minėta anksčiau – rekombinantinė DNR sudaroma iš vektoriaus su naujai įterptu genu. Dažniausiai šiuo vektoriumi būna plazmidė arba virusas. Kad būtų galima įterpti svetimą geną į vektoriaus DNR, reikia dviejų fermentų – anksčiau minėtos restriktazės ir ligazės. Restriktazė perkerpa plazmidės DNR, o ligazė – įterpia svetimą geną į atsivėrusį tarpą. Taip sukuriama rekombinantinė DNR.
- Rekombinantinės DNR įterpimas į ląstelės genomą. Rekombinuotos plazmidės yra įterpiamos į bakterijos ląsteles. Kadangi bakterijos ganėtinai greitai dauginasi – ląstelės sparčiai dalijantis, dukterinės ląstelės gauna mūsų įterptą geną ir šiame gene užkoduotą informaciją.
Visgi, mokslininkai susiduria ir su kliūtimis. Neatlikus sudėtingų tyrimų sunku numatyti, kaip įterptas genas sąveikaus su kitais genais, kurioje grandinės vietoje, turėtų būti įterpiamas, todėl tokios genų manipuliacijos gali sukelti mutacijas – pakitimus DNR nukleotidų sekoje, kuri gali keisti baltymo sudėtį ir funkciją. Dėl to gali keistis ląstelės metabolizmas ir sutrikti viso organizmo veikla. Taip pat tai vis dar sukelia ir bioetinius klausimus.