Genové manipulace a genové inženýrství

• genetické inženýrství cíleně konstruuje buňky, resp. organismy, o takových kombinacích genů v genomech, které v přírodě neexistují. Otevírají se tak nové přístupy pro hlubší analýzu genomů samostatných a současně zcela nové možnosti v biotechnologických procesech
• genetické inženýrství pracuje hlavně s bakteriemi a kvasinkami, a to dvěma hlavními experimentálními přístupy – genovým a buněčným inženýrstvím
• genové inženýrství (genové manipulace)
  • je možné vytvořit zcela nové molekuly DNA
  • konstrukce chimerických molekul DNA in vitro z fragmentů DNA izolovaných buněk zcela odlišných druhů, rodů, čeledí a dokonce říší
  • jde o kombinaci jejich genů do souvislých nukleotidových sekvencí
• klonováním DNA můžeme získat vzácné buněčné proteiny ve velkém množství; pro tvorbu proteinů byly zkonstruovány tzv. expresivní vektory – obsahují vhodné regulační sekvence a promotor v těsné blízkosti místa, do kterého je vklonován insert s kódující sekvencí; promotor spolu s regulačními sekvencemi zajišťuje produkci velkého množství mRNA, která může být překládána uvnitř buňky
• klonováním DNA lze vybrat jednu konkrétní sekvenci z milionu dalších a vytvořit nekonečné množství jejich kopií
• fragmenty DNA mohou být spojeny in vitro pomocí DNA-ligázy a dát tak vznik molekule DNA, která se v přírodě nevyskytuje
• prvním krokem při klonování je inzerce požadovaného fragmentu do molekuly DNA, která je schopná replikace – např. plasmid nebo virový genom; vytvořená rekombinantní molekula DNA je pak vložena do rychle se dělící hostitelské buňky – např. bakterie, a při každém buněčném dělení dochází i k její replikaci
• sada klonovaných fragmentů, které reprezentují kompletní genom organismu = genomová knihovna – je často udržována ve formě bakteriálních klonů, kdy každý klon nese jiný klonovaný fragment DNA
• klonované geny mohou být pomocí technik genového inženýrství trvale začleněny do genomu buňky nebo organismu

Význam genového inženýrství

• umožnilo poznání úplných a přesných sekvencí řady eukaryotních genů, vč. regulačních sekvencí
• výrazně doplnilo konstrukci fylogenetických „stromů“ živočišných a rostlinných druhů
• genové manipulace zahájily současně novou éru biotechnologií, umožnily výrobu nové generace vakcín (proti hepatitidě A i B, proti chřipce, slintavce, atd.)
• genové „doplněné“ bakterie, resp. kvasinky, dnes produkují lidské hormony: inzulin, somatostatin, somatotropin a řadu mozkových hormonů (enkefalinů a endorfinů)
• z bakterií s rekombinovanou DNA lze získat také mimořádně čisté AMK, enzymy, alkaloidy, steroidy, giberilliny a další biologicky aktivní látky v prakticky neomezených množstvích
• v medicíně se perspektivně může uplatnit genová terapie dědičných chorob

Odkazy

Související články

• Biochemie genového inženýrství
• Genetické modifikace
• Pomnožení a exprese izolovaného genu v hostitelské buňce
• Rekombinantní DNA
• Genová terapie

Zdroj

• ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11.02.2010]. <https://www.stefajir.cz/>.