Mundarija kirish I – bob. Biotexnologiyaning rivojlanishi

Bakteriya hujayrasiga rekombinant DNKning ekspressiya qilinishi. Bakteriya xromosomasining uzunligi 1 mm atrofida bo’lib, u taxminan 3 mln nukleotidlardan iborat boigan DNK molekulasidan tuzilgandir; u hujayrada bir necha ming marta zich joylashgan va 1 mkm maydonni egallaydi, xolos. Inson hujayrasi DNKsi 46 ta xromosomadan tuzilgan, ularning har birining uzunligi taxminan 4 sm, nukleotidlar soni esa 3 mlrdga yaqindir. Restriksion endonukleazaiar DN К molekulasini ma’lum bir nuqtalarda parchalaydi, natijada bir necha yuzdan bir necha minggacha nukleotidli fragmentlar hosil bo‘ladi. Har bir restriktazalar DNKni o‘ziga xos ravishda parchalaydilar.

2 – rasm

Bakteriya hujayrasiga genlarni ekspressiya qilish uchun hayvonlaming o‘ziga xos oqsil (masalan, insulin) ishlab chiqaradigan maxsus hujayrasidan ushbu oqsilni kodlaydigan m-RNK ajratib olinadi. So‘ng qaytar transkriptaza yordamida m-RNKga komplementar DNK zanjiri sintezlanadi. DNK nusxasiga komplementar

bo‘lgan ikkinchi zanjir DNK-polimerazalar yordamida ajratiladi. Keyingi bosqichda qo‘sh zanjirli DNK nusxasi transferaza fermenti ishtirokida plazmidaga kiritiladi. Transferaza DNK uchlarida nukleotidlaming qisqa ketma-ketligini tiklaydi. So‘ng plazmidaning maxsus joyi restriksion endonukleaza bilan parchalanadi. Plazmida parchalangandan keyin uning uchlari transferaza yordamida guanine qoldig‘i bo‘lgan 4 ta nukleotidga joyiashtiriladi. Shundan so‘ng hosil bo‘lgan 2 ta DNK molekulalarining uchlari nukleotidlar ketma-ketLigi o ‘zaro ta ’sirlashishi hisobiga birikadi; bakterial ferment — DNK-ligaza yordamida kiritilayotgan DNK va plazmida DNKsi tikiladi. Hosil bo‘lgan yangi halqasimon plazmida recombinant DNKga ega bo‘ladi.
Ma’lumki, hozirgi paytda insonlar orasida diabet kasalligi ko‘p uchraydi va uning bir necha ko‘rinishlari mavjuddir. Insulin yordamida davolanadigan formasi ushbu gormonni sintezlaydigan hujayralaming tanlab nobud bo'lishi bilan bog‘liqdir. Diabetning insulin talab qilmaydigan ko'rinishi esa tegishli parhez yordamida davolanishi mumkin.
1921-yil Torontoda (Kanada) Banting va Bestlar itning oshqozonosti bezidan gormon ajratib olganlar va uning antidiabetik xususiyati borligini aytib o'tganlar. 1922-yil hayvondan ajratib olingan insulin kasallangan yosh bolaga yuborilgan va kutilga natijaga erishilgan. Shundan so‘ng insulin ko'p miqdorda ishlab chiqarila boshlangan.
Insulinning birinchi kristallari 1952-yilda olingan, keyinchalik uni tozalash metodlari takomillashtirilib, boshqa gormonal moddalar (masalan, glukagon — insulin va somasatinning antogonisti) ham olina boshlangan. Gilbert va uning shogirdlari insulin m-RNKsini kalamush oshqozon osti bezidagi p-hujayrasining o‘smalaridan ajratib olishgan. Buning uchun m-RNKning D NK nusxasi pBR322 E.coli plazmidasiga genning o ‘rta qismiga penitsillinaza joylashtiriladi. Hosil bolgan DNKning ketma-ketligi aniqlanganda, uning rekombinant plazmidasi proinsulin struktura haqidagi axborotga egaligi ma’lum b o ‘lgan. Ichak tayoqchasi hujayralarida m-RNK translyatsiyasi jarayonida penitsillaza va proinsulin ketmaketligini tutgan gibrid oqsil sintezlangan. Oqsil tarkibidan tripsin yordamida gormon ajratib olingan. Ushbu yo‘l bilan olingan molekulalar ham oshqozon osti bezidan ajralib olingan gormon singari qand almashinuviga ta ’sir qilgan.
Insonning o‘sish gormoni yoki somatotropin gipofizning old bo'lmasidan ajralib chiqadi. Bu gormonning yetishmasligi natijasida insonda gipofizar pakanalik kelib chiqadi. 4—5 yoshli bolalarga gormonni inyeksiyalash bilan kasallikni tuzatish mumkin. Ilk marta somatotropin murdadan ajratib olingan va uni yetarlicha olishning imkoni bolmagan.
Maxsus konstruksiyalangan bakteriya hujayralarida sintezlanadigan o‘stirish gormoni bir necha afzalliklarga egadir. Birinchidan, bu yo‘l bilan gormonni ko‘p miqdorda olish mumkin, ikkinchidan, uning preparatlari bioximik toza va viruslardan holidir.
Somatotropinni (191 ta aminokislota qoldig‘idan iborat) olish uchun birinchi bosqichda m-RNK ning DNK nusxasi klonlanadi va restriksion endonukleazaiar yordamida parchalanib, gormonning birinchi 23 ta aminokislotasidan tashqari barcha aminokislotalarni kodlaydigan ketma-ketlik hosil qilinadi. So‘ng 1 dan 23 gacha aminokislotaga mos keladigan sintetik polinukleotid klonlanadi. 2 ta fragment bir-biri bilan birlashtiriladi va ribosomaiarning birlashadigan uchastkasiga joylashtiriladi. Olinadigan gormon miqdori 1 ml kulturaga 2,4 mkg miqdorida to‘g‘ri keladi. Bakteriyalarda sintezlangan gormon kerakli molekulyar massaga ega bo‘ladi va boshqa begona bo‘lgan bakterial oqsillardan xoli bo‘ladi.
Sun’iy sharoitda rekombinant DNK olish va genlarni klonlash ilk bor 1972 yilda AQSH olimlari Boyer va Koen tomonidan amalga oshirilgan. Bu olimlar E.coli bakteriyasining xromosoma DNK siga va shu bakteriya plazmidasiga alohida idishlarda EcoRI restriktaza fermenti bilan ishlov berganlar. Plazmida tarkibida faqat 1 dona EcoRI restriktaza fermenti tanib kesadigan maxsus nukleotidlar ketma-ketligi bo‘lganligi sababli ferment plazmidaning xalqasimon DNK qo‘sh zanjirini faqat bir joydan kesib, plazmidani <> uchli ochiq holatga o‘tkazadi. Xromosoma DNK molekulasida EcoRI restriktaza fermenti taniy oladigan maxsus nukleotidlar ketma-ketligi qancha bo‘lsa, bu molekula shuncha bo‘lakka bo‘linadi.
Turli xil o‘lchamga ega bo‘lgan DNK molekulasi elektroforez uslubi yordamida ajratib olinadi. Ajratib olingan «yopishqoq» uchli xromosoma DNK si bo‘lagi ochiq holatdagi “yopishqoq” uchli plazmida DNK si bilan aralashtirilib ligaza fermenti yordamida tikiladi (ulanadi). Natijada plazmida tarkibiga xromosoma DNK bo‘lagi kiritiladi.
Shu boisdan rekombinant DNK ga quyidagicha tarif berish mumkin: har qanday tirik organizm irsiy molekulasining istalgan bo‘lagini vektor molekulalariga birikishdan hosil bo‘lgan sun’iy DNK - rekombinant DNK deyiladi.
Rekombinant DNK olishning uchta usuli mavjud:
- konnektor usuli;
- restriktaza-ligaza;
- linker molekulalaridan foydalanish usuli.
Konnektor usulida - rekombinatsiyada ishtirok etuvchi DNK bo‘lagining 3' uchiga dezoksinukleotidil-transferaza fermenti yordamida ma’lum uzunlikdagi oligo (dA) - segmenti ulanadi. Ikkinchi uchiga esa oligo (dT) - segmenti ulanadi. Bu DNK bo‘laklari aralashtirilganda dA va dT segmentlarning vodorod bog‘lari asosida komplementar birikishi tufayli xalqasimon DNK strukturasi hosil bo‘ladi. Hosil bo‘lgan DNK dagi bir zanjirli bo‘sh joylar DNK-polimeraza I fermenti yordamida to‘ldiriladi.
Restriktaza-ligaza usuli - rekombinant DNK olishning eng sodda va oson usuli hisoblanadi. Bu usulda DNK molekulasi va vektor plazmida «yopishqoq»uchlar hosil qiluvchi restriktaza bilan qirqiladi va aralashtirilgan holda ma’lum sharoitda reassotsiatsiya qilinadi. Komplementarlik xususiyatiga ko‘ra DNK molekulalari o‘zaro vodorod bog‘lari yordamida birikib xalqasimon struktura hosil qiladi va DNK zanjirining birikmagan joylari DNK-ligaza fermenti yordamida ulanadi.
Linker molekulalaridan foydalanish usulida - DNK molekulasiga va vektor plazmidaga T4 fag DNK-ligaza fermenti yordamida maxsus nukleotid ketma-ketligiga ega bo‘lgan linker molekula ulanadi. Olingan ikki turdagi DNK molekulasi restriktaza fermenti yordamida qirqilib, aralashtirilgan holda qaytadan assotsiatsiya qilinadi. DNK va vektor plazmida molekulalarining birikmagan joylari DNK-ligaza fermenti yordamida ulanadi. SHu yo‘sinda rekombinant DNK molekulasi hosil bo‘ladi.

Xulosa
Rekombinant DNK texnologiyasi fandagi muhim ishlanma bo'lib, inson hayotini ancha osonlashtirdi. So'nggi yillarda u saratonni davolash, irsiy kasalliklar, diabet va bir qator o'simliklar kasalliklari, ayniqsa virus va qo'ziqorinlarga chidamlilik kabi biomedikal ilovalar uchun ilg'or strategiyalarga ega. Rekombinant DNK texnologiyasining atrof-muhitni toza (fitoremediatsiya va mikrobial remediatsiya) va o'simliklarning turli xil salbiy ta'sir qiluvchi omillarga (qurg'oqchilik, zararkunandalar va tuz) chidamliligini oshirishdagi roli keng e'tirof etilgan. Uning nafaqat odamlarda, balki o'simliklar va mikroorganizmlarda ham yaxshilanishlari juda muhimdir. Mahsulotlarni gen darajasida takomillashtirishdagi muammolar ba'zan rekombinant DNK texnologiyasi kelajagini yaxshilash uchun hal qilinishi kerak bo'lgan jiddiy qiyinchiliklarga duch keladi. Farmatsevtika sohasida, ayniqsa, yaxshi sifatli mahsulotlar ishlab chiqarish uchun jiddiy muammolar mavjud, chunki genga kiritilgan o'zgarish tana tomonidan qabul qilinmaydi. Bundan tashqari, mahsulotning ko'payishi har doim ham ijobiy emas, chunki turli omillar uning muvaffaqiyatli bo'lishiga to'sqinlik qilishi mumkin. Sog'liqni saqlash masalalarini hisobga olgan holda, rekombinant texnologiya normal sharoitda davolash mumkin bo'lmagan bir qancha kasalliklarni davolashda yordam beradi, garchi immunitet reaktsiyalari yaxshi natijalarga erishishga to'sqinlik qiladi.

Genetika injeneriyasi strategiyalari bir qancha qiyinchiliklarga duch keladi, ularni organizm genomiga ko'ra aniqroq gen takomillashtirish orqali yengish kerak edi. Kiruvchi bir zanjirli DNKning bakterial xromosomaga integratsiyasi RecA ga bog'liq jarayon orqali amalga oshiriladi. Bu ikkala ob'ekt, bakterial xromosoma va kiruvchi DNK o'rtasidagi ketma-ketlik homologiyasini talab qiladi. Plazmidni barqaror saqlash va qayta tiklash oson bo'lishi mumkin. Genetik materialning bir manbadan boshqasiga kiritilishi xavfsizlik va biologik xilma-xillik uchun halokatdir. Genetik muhandislik o'simliklari va boshqa mahsulotlarning rivojlanishi bilan bog'liq bir qancha tashvishlar mavjud. Masalan, genetik muhandislik o'simliklari yovvoyi o'simliklar bilan chatishtirishi va shu tariqa o'zlarining "muhandislik" genlarini atrof-muhitga tarqatishi aniq. bioxilma-xilligimizni ifloslantirmoqda. Bundan tashqari, genetik muhandislik sog'liq uchun xavfli ta'sir ko'rsatadi degan xavotirlar mavjud. Shunday qilib, bunday muammolarni bartaraf etish va oddiy odamlarning tashvishlarini hal qilish uchun ushbu sohada yanada keng qamrovli tadqiqotlar talab etiladi.