Вектори в генетичній інженеріі

1. Презентація на тему: Вектори в генетичній інженеріі

Виконав студент
4 курсу 1 групи
факультету ЗРБтаЕ
Володарський Євгеній
Валерійович

2. Основні відомості

Вектор (у генетиці) - молекула
нуклеїнової кислоти, найчастіше ДНК,
яка використовується в генетичній
інженерії для передачі генетичного
матеріалу іншій клітині.

3.

Векторні молекули повинні мати наступні властивості:
1) здатністю автономно реплицироваться в клітині-реципієнті,
тобто бути самостійним репліконом;
2) містити один або кілька маркерних генів, завдяки експресії яких у
клітини-реципієнта з'являються нові ознаки, що дозволяють
відрізнити трансформовані клітини від вихідних;
3) містити по одному або, найбільше, по дві ділянки (сайту) для
різних рестриктаз в різних районах (в тому числі в складі
маркерних генів), але не в області, відповідальної за їх реплікацію.
Залежно від цілей експерименту вектори можна умовно розділити
на дві групи:
1)
що використовуються для клонування і ампліфікації потрібного
гена;
2)
спеціалізовані, що застосовуються для експресії вбудованих
чужорідних генів.
Друга група векторів об'єднує вектори, покликані забезпечити
синтез білкових продуктів клонованих генів. Вектори для
експресії містять послідовності ДНК, які необхідні для
транскрипції клонованих копій генів і трансляції їх мРНК в
штамах клітин.

4. Найголовніші типи векторів (за призначенням)

Клонуючі вектори - служать для напрацювання великої кількості
копій вбудованого фрагмента ДНК (наприклад, з метою його
подальшого сиквенсу - розшифровки послідовності);
Експресуючі вектори - служать для отримання чужорідного білка
в організмі-хазяїні (організмі-продуцента); вектори, що
забезпечують правильну і ефективну експресію чужорідних генів
в клітинах. Вбудований в вектор ген не тільки амплифицируют,
але на його основі відбувається утворення мРНК і потім білків.
Експресують вектори використовуються для створення штамів
мікроорганізмів, які продукують чужорідний білок в підвищених
кількостях.
Націлені вектори - служать для введення дефектного гена в геном
досліджуваного oрганізмa з метою виявлення фенотипічного
прояву генів. Вектор, який використовується для інактивації будьякого гена при генетичних дослідженнях певних організмів,
називають націленим.
По поведінці щодо генома господаря вектори ділять на інтегративні і
неінтегратівние. Якщо вектор забезпечує встройку чужорідної
ДНК в геном клітини, то він називається інтегративним.

5. Молекулярний вектор повинен володіти

1) ділянкою, визначальним початок
реплікації;
2) сайтом для вбудовування чужорідної
ДНК;
3) селективним маркером.

6. Основні типи клонуючих векторів

Як клонуючі вектори в генній інженерії
використовуються плазміди, віруси і штучні
хромосоми. Найпершими векторами стали
бактеріальні плазміди - позахромосомних
автономно реплікується кільцеві молекули ДНК.
Слідом для молекулярного клонування стали
використовувати віруси (фаги), які в природі
також можуть захоплювати і передавати ДНК від
клітини до наступної клітини (трансдукція ДНК).
З'явилися різного ряду гібридні вектори,
наприклад гібриди фагів з плазмідами - фагміди
(phagemid). Для клонування великих
фрагментів ДНК були сконструйовані штучні
хромосоми.

7. Необхідні властивості клонуючих векторів

1) вектор повинен нести нуклеотидную послідовність, яка
відповідає за автономну реплікацію даної молекули в
певному типі клітин;
2) не повинен втрачати реплікативних властивостей навіть
при встройке чужорідного фрагмента ДНК;
3) повинен мати якомога мале число місць розщеплення
певної рестриктазой, краще один сайт або локус рестрикції;
4) повинен містити 1 або кілька генетичних маркерів, за яким
може бути проведений відбір клоном, тобто якщо вектор
успішно увійшов в клітину, цю клітину необхідно відібрати
по добре помітному ознакою і розмножити, а потім провести
молекулярне клонування;
5) повинен реплікуватися з утворенням підвищеного числа
копій в клітині

8. Експресуючі вектори

Експресія клонованих генів є однією з основних задач
генної інженерії. Для отримання повноцінної експресії
клонованих генів використовують експресують векторні
системи, принципи конструювання яких розроблені.
Будь повноцінний в функціональному відношенні ген, в
тому числі і рекомбінантний, складається з регуляторної та
структурної частин. Генетичний код, за допомогою якого
послідовність нуклеотидів в кодує структурної частини гена
визначає послідовність амінокислот у кодованому цим
геном білок, універсальний для всіх організмів. Це дає
принципову можливість отримання повноцінної експресії
найрізноманітніших осмислених послідовностей
нуклеотидів, в тому числі і штучно синтезованих, в будьякому природному генетичному оточенні.

9.

Регуляторна частина генів розпізнається відповідними
ферментними системами організму і забезпечує експресію його
структурної частини. Регуляторна частина гена високоспецифічні
відносно природних генетичних ефекторів (РНК-полімерази,
рибосом, факторів транскрипції і трансляції, білкових факторів
сплайсингу, ферментів, які здійснюють Посттрансляційні
модифікації поліпептидів, і т.п.), і частіше за все вона не може
ефективно функціонувати в гетерологічние генетичному
оточенні. При конструюванні експресують векторів необхідно
враховувати особливості структури регуляторної частини
рекомбінантного гена, виходячи з того, в яких генетичних умовах
клонований ген передбачається експресувати.
Не тільки регуляторні послідовності генів є перешкодою для
експресії чужорідних рекомбінантних генів. Структурні частини
генів про- та еукаріот відрізняються один від одного за наявністю
у останніх всередині генів численних і протяжних некодуючих
послідовностей нуклеотидів - інтронів.
Отже, гени еукаріот не можуть ефективно експресуватися в
клітинах прокаріотів, оскільки у прокаріот відсутні відповідні
системи сплайсингу. Крім того, у попередників еукаріотичних
мРНК не може здійснитися в бактеріальних клітинах і правильний
процесинг 3'і 5'-кінцевих некодуючих послідовностей.