Чего не знал Дарвин!
Шрифт:
В самом начале 70-х годов ученые стали «вставлять» гены в так называемые плазмиды. Плазмиды — это «колечки» ДНК в протоплазме кишечной палочки, откуда и их название. Особенностью плазмид является то, что они размножаются в клетках микроорганизма относительно независимо. Поэтому вы в довольно скором времени получаете в свое распоряжение множество копий «вставленного» гена, который можете секвенировать или использовать для синтеза белка.
Секвенированием называется «прочтение» гена, то есть определение последовательности — секвенции — букв генетического кода
Прочтение это вполне сходно с чтением последовательности букв в этих строчках, с помощью чего от автора к читателю передается смысл информации или повествования.
Массу полученных таким образом генов используют для синтеза нужных человеку белков. Например, белкового гормона роста или инсулина, с помощью которого лечат диабетиков.
Совокупность методов прямого манипулирования генами и их белковыми продуктами, а попросту говоря молекулами белков, получила в последние годы название «биотехнология». А раньше — в самом начале — биотехнологию называли генетической инженерией или даже хирургией, потому что она тоже занималась вырезанием генов и их сшиванием в нужном порядке.
Для этого используются ферменты лигаза и рестриктаза. Название «лигаза» происходит от латинского корня «лига», то есть связь, соединение, сшивание.
Таким образом, название фермента «лигаза» можно перевести как «сшиваза» (названия всех ферментов согласно химической номенклатуре имеют окончание — аза). Ферменты представляют собой большие молекулы белков, которые обладают способностями ферментума, что означает по латыни «закваска».
Иногда еще ферменты называют на греческий манер «энзимы», что переводится тоже как закваска, дрожжи.
Мы уже сказали, что для генетической хирургии требуются еще рестриктазы. А что это такое? В основе названия этого сорта ферментов лежит древнейший корень «стри»-, который имеется в нашем слове «стричь». Рестриктазы — это «стригущие» белки, которые, подобно острым ножницам или бритве, перерезают нить нуклеиновой кислоты. Рестриктаз много, они способны резать нить ДНК между разными «наборами» ее букв генетического кода.
Чтобы представить себе, что это такое, вообразите некий палиндром, который необходимо расчленить на отдельные слова.
Вы не знаете, что такое «палиндром»? Автор тоже не знал, пока не познакомился с проблемой чтения и перевода древних рукописей, в частности библейских текстов или «Слова о полку Игореве». Дело в том, что греки в старину писали без разделения строки на слова. Занесли такой способ писания они и к нам вместе со своими книгами, писцами-скрибами и письменной техникой. Причем сохранился этот довольно утомительный для современного читателя способ вплоть до Ивана Грозного.
«Лицевой свод», составленный по его приказу в середине XVI века, написан палиндромом.
Само слово «палиндром», как уже догадался читатель, греческого происхождения.
Греческое слово «дромос» означало повозку или место для езды, гонок и т. д. Теперь попытаемся разобраться, что такое «палин». Это слово в греческом языке переводилось как «снова», опять, повторение, круговерчение. Оно восходит
Палиндромом же греки называли букво- или словосочетание, которое раз за разом можно прочитать по-разному.
Ну например:
НАПОЛЕОНКОСИЛТРАВУ
Этот палиндром можно расчленить и как «Наполеон косил траву», и как «На поле он косил траву». Нечто подобное такому повторяющемуся членению последовательности букв мы видим и при действии различных рестриктаз, которые разрезают нить ДНК.
Представим себе, что первая рестриктаза «режет» нить ДНК между сочетаниями «он» и «ко», а вторая на границе ил-тр. Тогда мы получим сочетание слов, в котором говорится, что французский император занялся крестьянским трудом по обеспечению зимующего скота сочными кормами.
Если набор рестриктаз у нас обширнее, то мы можем воспользоваться ферментом, разрезающим в местах, соответствующих границе на-по и ле-ко.
И тогда все встанет на свои места: на поле он косил траву.
С набором ферментов мы сможем разрезать любой ген и вставить его куда надо. Останется только подействовать лигазой, и ген-конструкт готов, можем его теперь размножать сколько душе угодно.
Когда биологи научились манипулировать с генами, то встал вопрос о том, как их вводить не в клетки кишечной палочки, которая является одноклеточным организмом, а в такие сложные организмы как, например, организм мыши. Прошло целых десять лет после успеха с первыми генами и кишечной палочкой, прежде чем удалось преодолеть и этот барьер.
Первой в 1986 году запатентовали «онкомышь», то есть мышку, в клетки которой был введен онкоген. Онкогенами называют клеточные гены, которые в результате мутации становятся раковыми, откуда и их название. Введение онкогена в мышь позволило более подробно и детально исследовать раковые процессы в сложном организме млекопитающего, а значит, более целенаправленно искать пути лечения этого заболевания.
А потом число самых разных трансгенных мышей стало увеличиваться не по дням, а по часам. Трансгенными их называют потому, что у таких организмов осуществлена «трансгения», или трансплантация гена, причем чужеродного для данного организма. В настоящее время, к примеру, получены мыши с человеческим геном, используемые при изучении СПИДа и вирусной атаки на клетки белой крови, защищающие нас от всяких заболеваний и рака в частности.
Как же получают трансгенные организмы (помимо мышей, гены человека сегодня введены овцам, козам и коровам)? Для этого берут оплодотворенную яйцеклетку, удерживают с помощью микротрубочки, из которой слегка откачан воздух. Затем с помощью микрокапилляра сквозь оболочку яйцеклетки ДНК гена — 300–500 копий — вводится непосредственно в ядро. Примерно в одной из ста прооперированных таким образом яйцеклеток нужный вам ген трансплантируется в соответствующее место хромосомы и начнет со временем работать, или экспрессироваться. Что значит «со временем»?