Дәріс № 4.
1. Тақырыбы: Медициналық биотехнологияда ДНҚ рекомбинациялау әдістерін қолдану. Инсулин – ең алғашқы генді-инженерлік медициналық препарат. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы немесе гендік инженерия.
2. Мақсаты: in vitro функционалды белсенді генетикалық құрылымдарын (рекомбинантты ДНҚ) жүзеге асыратын, немесе, басқаша айтқанда жасанды генетикалық бағдарламар жасайтын гендік инженерия туралы түсінік қалыптастыру.
3. Дәрістің тезистері.
Рекомбинантты ДНҚ технологиясы- генетикалық материалды (ДНҚ) бір ағзадан екінші ағзаға тасымалдауды жүзеге асыруға мүмкіндік беретін экспериментальды процедуралардың жиынтығы. Қазіргі таңда ДНҚ-ның жеке жерлердін кесіп алуға, ДНҚ- синтезаторларынан(ДНҚ-ның дағдылы химиялық синтезіне арналған құрал) шексіз мөлшерде нуклеотидтерді алуға, тәулігіне жүздеген нуклеотидтердің реттілігін анықтауға(оларды ажырату, секвенирлеу), бөлінген генді өзгертуге, оны егілген геном жасушаларына немесе жануардың эмбрионына енгізуге болады, онда бұл өзгертілген ген әрекет ете бастайды. Рекомбинантты ДНҚ-мен жүргізілетін эксперименттерді ББЗ өнеркәсіптік өндірісі ірі масштабта қолданады. Инсулин ұйқы безіндегі Лангерганс аралының бета жасушаларында синтезделеді; бұл жасушалардан бөлініп шыққан 70% м-РНҚ дәл осы ақуызбен кодталады.
51 амин қышқылынан тұратын адам инсулин- полипептиді с м.м 5808 дисфульфидті көпіршелермен жалғанған полипептидті екі тізбек құрады(А тізбек деп аталатын тізбек 21 амин қышқылынан, ал В тізбегі 30 амин қышқылының қалдықтарынан тұрады). Тізбектердің амин қышқылдық құрамы арнайы түрленген. Инсилуннің негізін қалаушы бета жасушаларында басқарылатын ДНҚ және РНҚ синтездері арқылы өнделеді. Гольджи аппаратындағы проинсулиннің ұзын тізбегі түйіршіктерге жиналып, гидролиз нәтижесінде инсулин мен С- пептид деп аталатын жалғастырғыш пигменттің пайда болуымен төрт амин қышқылы жойылады. Инсулин және С- пептид эквивалентті концентрация түрінде бүкіл инсулин секрециясы стимуляторларының жауабына секреттеледі. Сонымен қатар аз мөлшерде нативті және жарым- жартылай гидролизденген инсулин бөлініп шығады, ол біршама гипогликемиялық әрекет көрсетеді.
Ұлы Британияда E.coli көмегімен адам инсулинінің екі тізбегі де синтезделіп, сосын биологиялық белсенді гормон молекуласына біріктірілген. Біржасушалы ағзалар өз рибосомаларында инсулин молекуласын синтездеу үшін оны керекті бағдарламамен жабдықтау, яғни оған ген гормонын енгізу қажет. Инсулин негізінің биосинтезін бағдарлайтын генді немесе инсулиннің А және В тізбегінің биосинтезін жеке-жеке бағдарлайтын екі генді химиялық тәсілмен алады(операцияны биохимик мамандардары өткізеді). Келесі этап- инсулин негізінің генін E.coli геніне қосу; E.coli- зертханалық жағдайларда өсірілген, ішек таяқшаларының ерекше штаммы; бұл тапсырманы гендік инженерия орындайды. E.coli-дан сәйкес рестриктазамен плазмиданы біріктіреді. Синтетикалық ген плазмидада тізбектеледі. Нәтижесінде E.coli галактозидазадан және инсулиннен тұратын ақуызды тізбекті синтездей алатын қасиетке ие болады.Синтезделген полипептидтер химиялық жолмен ферменттерден ұсақталып, одан кейін оларды тазалайды. Бактерияда 100000 жуық инсулин молекуласы бактериальды жасушаларға синтезделеді.