|
sintetizarea hormonului necesar. Dar pentru aceasta gena trebuie inserată
în componenţa moleculei recombinante de ADN şi, sub comanda
ei, să se organizeze în bacterie sinteza biologică a unui
hormon uman de valoare complectă.
Pentru prima dată a fost creată prin metoda aceasta tulpina
bacteriilor - producătoare de somatostatină. Acest hormon
este produs de lobul anterior al hipofizei şi reglează secreţia
unei serii de alţi hormoni, inclusiv a hormonului creşterii,
insulinei şi glicogenului. Somatostatina utilizată în practica
medicală se obţine din hipofiza vitelor cornute mari. Însă
din punct de vedere chimic ea se deosebeşte întrucâtva de
hormonul amului şi de aceea nu dă întotdeauna rezultatul dorit.
Molecula somatostatinei este compusă din 14 aminoacizi. Un grup de
experimentatori de la Universitatea din California (SUA), în frunte cu G.
Boyer, au sintetizat o genă în care a fost codificată formarea
somatostatinei. Apoi cu ajutorul plazmidei savanţii au inserat
această genă într-un colibacil. Într-un timp scurt
bacteria a sintetizat un volum mic de lichid cultural ce conţinea o
cantitate de hormoni care, de obicei, se extrage din hipofiza a sute de mii de
tauri.
Somatostatina a găsit de acum o largă aplicare la tratamentul bolilor
pancreasului (pancreatitelor şi diabetului), precum şi a acromegaliei
- creşterea ne proporţională a părţilor proeminente
ale corpului. Aceasta a fost o mare victorie a ingineriei genice. Astfel a
devenit reală posibilitatea de a se obţine gene artificiale pentru
ceilalţi hormoni şi de a deschide perspective ademenitoare pentru
producerea celor mai diferite proteine, precum şi a altor produse. Aceste
produse pot fi obţinute în cantităţi nelimitate, ele vor
fi ieftine şi, ceea ce este şi mai important, acţiunea lor nu se
va deosebi de cea a hormonilor omului şi a altor compuşi biologici
activi.
În lobul anterior al hipofizei omului şi animalelor se
sintetizează în afară de somatostatină un întreg
buchet de hormoni de natură proteică, printre care cel mai cunoscut
este hormonul creşterii sau somatotropina. Dacă organismul
în creştere duce lipsa lui, apare nanismul, iar dacă îl
conţine în cantităţi prea mari, apare gigantismul. Despre
participarea acestui hormon la reglarea creşterii s-a aflat
încă la începutul secolului XX. În anul 1921 cu ajutorul
extractului hipofizei au fost crescuţi nişte şobolani
giganţi.
Hormonul creşterii se conţine în hipofizele animalelor cornute
mari şi s-ar putea extrage în cantităţi necesare. Dar s-a
constatat că somatotropina este un hormon specific pentru fiecare specie:
în organismul uman somatotropina animalelor cornute mari nu este
activă. Omul are nevoie de somatotropina omului. Numai organismul
şobolanilor reacţionează la somatotropina «străină» ca
la cea «proprie».
Un grup de savanţi sub conducerea academicianului A. A. Baev,
bazându-se pe experienţa obţinerii somatotropinei prin metodele
ingineriei genice, s-a apucat de sintetizarea somatotropinei pe cale
microbiologică. Ei ştiau că pentru a sili colibacilul să
producă somatotropina în ADN-ul lui trebuie inserată o
genă care va dirija sintetizarea acestei proteine în hipofiza
omului. În principiu aceasta se poate realiza, deoarece codurile genetice
ale omului şi bacteriei sunt similare; aparatul biosintetic al celulei
bacteriene, înşelat de această asemănare exterioară,
va produce proteina de care n-are nevoie, la fel precum păsările
înşelate clocesc pui de cuc.
Scopul era următorul: din celulele hipofizei trebuia obţinută o
genă, care ar fi dirijat sinteza somatotropinei. Celula care
sintetizează activ proteina urma să conţină
numaidecât o cantitate sporită de ARNi, o copie a genei
pregătită parcă de însăşi celula care
codifică succesiunea aminoacidă. Acest proces biosintetic furtunos se
produce în celulele tumorale ale hipofizei; o părticică de
ţesut tumoral cu o greutate de mai puţin de un gram a servit drept
material iniţial pentru obţinerea genei de somatotropină.
În urma unor numeroase şi foarte fine operaţii de separare a
genei din părticica de hipofiză a rămas o cantitate infimă
de ARNi. A dispune de soluţia pură de ARNi, înseamnă a
avea o copie a genei, iar gena mai trebuia pregătită în
corespundere cu copia. În acest scop s-a folosit un ferment special
numit revertază (trancriptază inversă), care ia automat
o copie a ARNi.
ADN-ul obţinut este compus din catene unice, în timp ce în
genă fiecare catenă de ADN trebuie să fie unită cu catena
ei complimentară. Operaţia de sintetizare a acestei catene
complimentare o efectuează automat cunoscutul ferment ADN - polimeraza 1.
Astfel preparatul care conţine gena de somatotropină nimereşte
în eprubetă.
Sarcina următoare, care se afla în faţa experimentatorilor,
consta în înmulţirea acestei gene până la
obţinerea unei cantităţi suficiente pentru munca continuă.
În acest scop era nevoie, în afară de fermenţi, de
încă un instrument universal obţinut prin distrugerea
învelişului celulelor colibacilului ce conţine plazmide libere.
După tratarea plazmidelor cu fermentul restrictaza care scindează
molecula de ADN în sectoare strict determinate, inelele plazmidei se
desfac, transformându-se în catene liniare. Restrictaza are
capacitatea de a face ca la polii moleculei rupte de ADN să apară
sectoare «lipicioase», formate din două catene complimentare deschise,
însă dacă şi gena separată va fi
înzestrată cu asemenea poli «lipicioşi», plazmida,
închizând inelul ei, va prinde cu ajutorul lor şi garnitura
suplimentară - gena somatotropinei. Anexarea polilor «lipicioşi» de
gena separată este una dintre cele mai fine operaţii ale ingineriei
genice. La început pe cale pur chimică se sintetizează un mic
fragment de ADN, care reproduce cu exactitate succesivitatea nucleotidelor
capabile să fie scindate de restrictază, apoi cu ajutorul fermentului
ligaza acest fragment de ADN este suturat de ambii poli ai genei. Urmează
tratarea produsului cu restrictază şi gena cu polii «lipicioşi»
este gata. Dacă această genă este amestecată cu plazmidele
fragmentate şi acest amestec este tratat cu ligază, toate rupturile
se vor uni şi în epruveta noastră vom obţine nu o
simplă genă, ci o genă inserată într-o plazmidă.
Plazmida singură nu este bună pentru nimic. Dar dacă va nimeri
din nou într-o bacterie, ea va înmulţi şi gena
inserată în ea. Aşa că gena de somatotropină se poate
obţine în orice cantităţi necesare. Ce urma să se
mai întâmple? Doar gena pe care am obţinut-o deocamdată
«tace»: cu toate că se înmulţeşte împreună cu
bacteriile, ea nu funcţionează, nu dă comanda de sintetizare a
proteinei pe care o codifică. Căci pentru a începe «să
vorbească», gena trebuie înzestrată cu elemente de semnalare,
care induc transcrierea (sinteza ARNi) şi translarea (sinteza proteinei
în ribosome).
În acest scop din plazmidele colibacilului a fost separat fragmentul ADN -
promotor, care semnalează necesitatea de a începe citirea
informaţiei şi de a se sutura cu gena somatotroninei. Această
genă capabilă de muncă a fost din nou inserată în
plazmide, iar plazmidele - încorporate în bacterii,
înzestrându-le cu capacitatea de a sintetiza hormonul
creşterii. Această parte finala a fost numită expresia
genei.
Astfel colibacilul reconstruit a devenit un producător extrem de activ de
somatotropină a omului. Dintr-un litru de cultură de bacterii
astăzi se separă atâţia hormoni ai creşterii,
cât s-ar fi putut obţine din cincizeci de hipofize.
În schema descrisă au fost omise multe operaţii esenţiale.
Am încercat doar să reprezentăm aici într-o forma
cât mai simplă munca enormă şi extrem de fină,
în care a fost antrenat un colectiv de savanţi pentru a separa
genele, a le modifica, amplifica (înmulţi) şi a le schimba
expresia în celule străine cu scopul de a obţine anumite
preparate medicamentoase.
Ne-am oprit intenţionat mai detaliat asupra descrierii operaţiilor
principale de creare a somatotropinei prin metodele ingineriei genice pentru
a evita mai apoi repetările, deoarece aceste operaţii sunt comune
şi la sintetizarea altor compuşi activi d. p. d. v. biologic.
În realitate operaţiile ingineriei genice se reduc la crearea dintr-o
garnitură de fragmente de ADN inactive a unei noi structuri genetice - a
unei molecule recombinate de ADN activă d. p. d. v. fiziologic şi
care se includea în activitatea vitală a celulei. Din aceste
considerente în deceniul al optulea în ţările dezvoltate
au apărut firme speciale, care au elaborat procese industriale bazate pe
tehnologia ADN-ilor recombinanţi. Această nouă ramură a
industriei biologice a fost numită industria ADN-ului
.,
La început marile centre ştiinţifice şi-au limitat
activitatea la ingineria genetică a microorganismelor, mai târziu au
început a se ocupa paralel cu ingineria genetică a plantelor,
animalelor, precum şi cu obţinerea de anticorpi monoclonali.
Ingineria genică şi ingineria celulară, care se dezvoltă
paralel cu ea, au lărgit posibilităţile biotehnologiei şi
industriei bazate pe procesele biologice. A devenit posibilă folosirea
celulelor microbiene, vegetale şi animale, precum şi a moleculelor
şi genelor sintetice. Despre acestea se va vorbi în capitolele
următoare.
XII. INGINERIA GENETICĂ LA PLANTE 12.1 Clonarea plantelor
Dacă vom înfige în pământul umed o
crenguţă de salcie sau de plop, ea va da rădăcini, va
creşte şi se va transforma într-un copac falnic. Dintr-un
«ochi» de tubercul de cartof se poate obţine o tufă de cartofi. Poate
oare o singură celulă pune începutul unei plante?
Încă nu demult această întrebare ţinea de domeniul
fantasticii. Biologii, însă, au răspuns afirmativ la ea, iar
experimentatorii au învăţat să crească în medii
nutritive celule aparte, care devin organisme monocelulare: trăiesc, se
divizează, sporindu-şi descendenţa, dar rămân celule
aparte. Părea că experienţele au menirea să satisfacă
un interes teoretic. Savanţii căutau, bunăoară, să
clarifice: ce deosebire există între celulele ce formează
ţesuturile plantei întregi şi celulele separate, care
trăiesc «liber»?
O mare importanţă în acest sens a avut-o descoperirea că
celulele ce trăiesc liber se transformă în anumite
condiţii într-o plantă întreagă. Această
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65
| 
