Основные достижения генетической инженерии микроорганизмов

1.

Основные достижения
генетической инженерии
микроорганизмов
1-62
Борщевская Дарья
Войт Анастасия
Молотова Алина

2.

О главном...
Генетическая инженерия — совокупность
приёмов, методов и технологий получения
рекомбинантных РНК и ДНК, выделения
генов из организма (клеток), осуществления
манипуляций с генами и введения их в другие
организмы.
Цель
—
наследственного,
клетки.
добиться
генетического
изменения
аппарата
Результат — получение многочисленных
микробов-мутантов, из сотен и тысяч
которых
учёные
потом
стараются
отобрать наиболее подходящие для той или
иной цели.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

3.

Речь пойдёт о...
Оптимизация экспрессии генов
Интеграция ДНК
Свойства систем экспрессии
Оптимизация трансляции
Промоторы
Стабилизация белков
Подходы для регуляции
Секреция белков
Подходы для увеличения
Перегрузка и ее предотвращение
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

4.

Оптимизация экспрессии генов

5.

Методы оптимизации экспрессии генов
• Использование сильных промоторов;
• Оптимизация
последовательности
гена;
• Управление структурой РНК;
• Оптимизация
условий
культивирования;
• Использование векторов для высокой
экспрессии;
• Инженерия
химических
или
генетических сенсоров;
• Использование
мутаций
и
эволюционного отбора.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

6.

Молекулярно-биологические св-ва систем экспрессии, влияющие
на эффективность экспрессии клонированных генов и выход
конечного продукта

7.

Выход конечного продукта
Промотор;
Удаление интронов;
Операторы и репрессоры;
Стабильность мРНК;
Пост-транскрипционные
модификации;
• Выбор рибосомальной связки;
• Пост-трансляционные
модификации;
• Конформация белка.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

8.

Промоторы, используемые в системах экспрессии, особенности
их регуляции

9.

Особенности промоторов
Сила промотора
Регуляторные
элементы
Регуляция при
помощи
метаболитов
Эпигенетическая
модификация
Специфичность
промотора
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

10.

Подходы, используемые для регуляции экспрессии клонированных
генов при культивировании в больших объемах

11.

ная
Подходы
Индуцируемые
системы
экспрессии
Температурна
я регуляция
Регуляция на
уровне
транскрипции
Регуляция на
уровне
стабильности
мРНК
И
с
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

12.

Подходы
Промоторная
регуляция
Индуцируемые
системы
экспрессии
Температурна
я регуляция
Регуляция на
уровне
транскрипции
Регул
ур
стаби
мР
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

13.

Подходы
емые
мы
сии
Температурна
я регуляция
Регуляция на
уровне
транскрипции
Регуляция на
уровне
стабильности
мРНК
Использование
генетических
схем обратной
связи
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

14.

Подходы, используемые для увеличения числа
копий целевого гена

15.

Распространенные методы
1
ПЦР
Векторное
клонирование
2
Рекомбинантная
ДНК-технология
4
Трансфекция
3
Использование
вирусных векторов
5
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

16.

Интеграция чужеродных ДНК

17.

Пояснение
Гомологичная рекомбинация
Негомологичное
соединение концов
Проникновение
вируса в клетку
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

18.

Оптимизация трансляции

19.

Факторы
Факторы
элонгации
тРНК
Рибосомы
Факторы
инициации

20.

РНКинтерфере
нции
Факторы
терминации
Регуляторные белки
Посттрансляционн
ые
модификации

21.

Методы оптимизации трансляции
Модификация
рибосом
Использование
тРНК
Инженерия мРНК
Регуляция
инициации и
элонгации
Использование
белков и РНКи
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

22.

Стабилизация чужеродных белков в клетках
продуцентов, получение и использование
химерных белков

23.

Химерные белки
Чужеродные
белки,
особенно
небольшие,
обнаруживаются
в
гетерологичных клетках-хозяинах
лишь в минимальных количествах.
Такой кажущийся низкий уровень
экспрессии кодирующих их генов во
многих
случаях
объясняется
деградацией чужеродных белков в
клетках-хозяинах.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

24.

Методы стабилизации чужеродных белков
Применение в
терапии
Стабилизация
методами
инженерии
Применение в
биотехнологии
Стабилизация с
помощью
химических
модификаций
Применени
исследован
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

25.

Секреция чужеродных белков и пути ее
увеличения

26.

Введение в тему
Секреция чужеродных белков - процесс
выделения
белков
из
клетки
во
внеклеточное
пространство
или
внутриклеточные
мембранные
органеллы.
Этот процесс имеет большое значение
для производства белков с высокой
медицинской, промышленной или
научной ценностью, так как позволяет
эффективно вырабатывать и
накапливать нужные белки в больших
количествах.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

27.

Основные механизмы секреции белков
Классическая
Неклассическая
Экзосомальный
путь

28.

Факторы секреции чужеродных белков
Эффективность транскрипции
и трансляции
Правильное складывание белка
Пост-трансляционные
модификации
Транспортные пути
Взаимодействие с
другими белками
Уровень стресса в клетке
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

29.

Пути увеличения секреции
• Оптимизация
генетической
конструкции;
• Использование
мощных
промоторов;
• Оптимизация
условий
культивирования;
• Использование
шаперонов
и
факторов свертывания;
• Модификация
сигнальных
последовательностей;
• Использование
ингибиторов
деградации белков;
• Инженерия
транспортных
путей
• Оптимизация
условий
перевыражения.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

30.

Примеры применения
• Производство
лекарственных препаратов;
• Биотехнология;
• Исследования и разработки;
• Пищевая промышленность;
• Окружающая среда.
Борщевская Дарья | Войт Анастасия | Молотова Алин

31.

Метаболическая перегрузка и способы ее
предотвращения

32.

Введение в тему
Метаболическая перегрузка - состояние, при котором
организм испытывает избыток нагрузки на метаболические
процессы, что может привести к различным патологиям и
заболеваниям.
Метаболическая нагрузка у микроорганизмов может возникать
из-за различных факторов, таких как избыточное поступление
питательных веществ, изменения условий окружающей среды,
наличие токсичных веществ и другие. Это может привести к
ухудшению роста и выживаемости микроорганизмов, снижению
производительности и качества продукции, а также к
развитию стрессовых состояний.

33.

Способы предотвращения
Оптимизация условий
культивирования
Контроль
поступления
питательных
веществ
Использование
инженерных стратегий