Гібридизація соматичних клітин рослинного походження здійснюється злиттям

штучно сформованих протопластів. Проведена таким чином гібридизація дає можливість

подолати міжвидові та міжродові бар’єри несхрещуваності. При розмножені таких

гібридних особин утворюється маса недиференційованих клітин, з яких формується

11

калусна тканина. З’ясувалось, що клітини калусу здатні започатковувати ріст і розвиток

рослинних організмів. Було також показано (Ю.Ю. Глеба, 1982), що таксономічно

віддалені міжродові гібриди не завжди можуть започатковувати нормальні рослинні

організми, а утворені виродливі пагони є статево стерильними. Проте, очевидно, що

здатність окремих гібридних клітин започатковувати розвиток рослинних організмів може

бути корисною при вивченні закономірностей морфогенезу та практиці селекційної

роботи.

12

3. Основні галузі застосування генетичної інженерії

3.1. Генетична інженерія мікроорганізмів

Стрімкий розвиток молекулярної генетики і молекулярної біології мікроорганізмів

в 40-60-ті роки минулого століття пре звило, що в 1972 році до виникнення методології

генетичної інженерії. На базі генетичної інженерії розвивається нова галузь господарства–

біотехнологія. Прямо або непрямо більша частина біотехнологічних процесів пов’язана з

генетикою і генетичною інженерією мікроорганізмів. По-перше, самі мікроорганізми є

основною частиною багатьох біотехнологічних процесів, таких, як біосинтез антибіотиків,

ферментів, амінокислот, мікробіологічного виробництва білків людини (інтерферонів,

інсуліну, гормону росту і десятки інших). По-друге, переніс генів в рослинні і тваринні

клітини здійснюється з допомогою клонування в мікроорганізмах.

Головне досягнення генетичної інженерії – це її здібності відносно просто

маніпулювати зі значною кількістю генетичного матеріалу у вигляді його гомогенних

фрагментів. Джерело генетичного матеріалу може змінюватися за бажаннями

експериментатора, але для його клонування частіше всього використовують генетичну

систему кишкової палички, її плазміди і фаги.

Методологія генетичної інженерії зробила реальністю мрії генетиків про

локалізований і сайтспецифічний мутагенез. Дійсно, досягнута висока точність

реорганізації молекул ДНК in vitro на рівні одного нуклеотиду, що породило таке важливе

з практичної і теоретичної точок зору напрямок, як інженерія білків. Сьогодні ми можемо

замінити любу амінокислоту на любу іншу, и можемо змінити любу регуляторну область

гена, озброїти ген лідерною послідовністю з ціллю організації експорта білкового

продукту гена із клітини і т.д. Але ми не в силах в загальному випадку передбачити

наслідки таких експериментів, і часто результати наших дослідів не співпадають з нашими

передбаченнями.

Конструювання штамів Exherihia coli з використанням методів генетичної

інженерії привело сьогодні до виникнення багатьох біотехнологічних процесів. Головним

чином це процеси отримання білків людини, сільськогосподарських тварина бо їх вірусів.

Число таких білків наближається до ста, хоча кількість препаратів, які дозволені

використовувати, поки що невелика – це інсулін, лейкоцитарний інтерферон, деякі

вакцини і діопностикуми.

Бактерії роду Pseudomonas широко поширені в природі. Ряд унікальних якостей

псевдомонад – ріст на простих субстратах, таких, як метанол, симбіоз з рослинами і

13

особливо незвичайно висока здібність катаболізувати різні органічні сполучення, які часто

зв’язані з плазмідами біодеградації – притягує до них увагу генетиків і генних інженерів.

Рід Pseudomonas об’єднує приблизно 30 виді, серед __________яких найбільш вивчені є P.

putida і P. aeruginosa. Для названих видів складені генетичні карти, широко

використовується генетичний аналіз, заснований на використанні коньюгативних плазмід,

які можуть мобілізувати переніс хромосомних генів.

Бацили є в наш час одними із головних об’єктів генно-інженерних досліджень. Це

пов’язано насамперед з тим, що промисловість на протязі довгого часу використовує ці

мікроорганізми для отримання екзоферментів (протеіназа, a –амілаза), антибіотиків

(бацитрацин), засоби захисту рослин (ентомобактерії) і інші. Крім того, представник

бацил – B. subtilis (сінна паличка) – стоїть на другому місці після E. coli по ступені своєї

генетичної і біохімічної вивченості.

Об’єктом особливої уваги генетиків, біотехнологів є актиноміцети – продуценти

більше 70%, яких використовують в медицині і ветеринарії антибіотиків. Актиноміцети –

найбільш складно організовані прокаріоти, які мають геном, майже в 3 рази більший, ніж

геном бактерії (~1·104 МД).

До перспективних об’єктів генетичної інженерії відносяться фототрофні

ціанобактерії, сонячної енергії і тому є потенційно найбільш вигідними продуцентами

любого виду продуктів. На основі застосування цих мікроорганізмів розвивається

фотобіотехнологія, в задачу якої входить виробництво біомаси як джерело біогазу,

кормового і харчового білка, цінних біопрепаратів і хімічної сировини. Ціанобактерії

можуть використовуватися для промислового отриманні водню і аміаку, для очистки

стічних вод, біодеградації токсичних речовин і переробки відходів різних виробництв і

сільського господарства.

Застосування методів генетичної інженерії ціанобактерій повинно зіграти також

важливу роль у розшифровці фундаментальних проблем регуляції процесів азотфіксації і

клітинної диференціації, які характерні для нитчастих форм ціанобактерій. До цих

мікроорганізмів зростає увага і як до об’єктів молекулярної генетики, про що свідчить той

факт, що в даний час клоновано уже більше 30різних генів ціанобактерій.

В останнє десятиліття все зростає увага дослідників до дріжджів. Це викликано, з

однієї сторони, тим, що дріжджі – це найпростіші еукаріотичні організми, а фокус

інтересів сучасної науки неухильно рухається в сторону вивчення більш складних

організованих об’єктів. З другої сторони, дріжджі використовуються в багатьох

біотехнологічних процесах і від їх використання чекають великих прикладних

результатів.

14

Основним об’єктом досліджень є пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae, що

пов’язано з генетичною і біохімічною вивченістю організму, а також з тим, що починаючи

з 1978 року для цього об’єкту успішно розробляється методологія генетичної інженерії.

Геном Saccharomyces cerevisiae містить всього 14000 тип ДНК, причому 90% геному – це

унікальні послідовності. Правда, до 70% генів не дають скільки-небудь замітного впливу

на ріст і розмноження дріжджової клітини і порушення їх не призводить до

аукострофності. Таким чином, можливо, тільки 5-6 тис. генів в пекарських дріжджах є не

замінимі для життєдіяльності.

В даний час для дріжджів розроблено два типи векторів – інтегративні і

реплікативні. Інтегративні вектори являють собою бактеріальні плазміди з клонованим в

них індивідуальними генами дріжджів. Ці вектори не здібні самостійно реплікуватися в

дріжджах, але інтегрують в хромосому шляхом гомологічної рекомбінації. Реплікативні

вектори містять або реплікони 2 мкм плазміди дріжджів, або реплікон 3 мкм плазміди, яка

є екстрахромосомною копією кластера рДНК.

Методологія генетичної інженерії починає розробляти і для інших видів дріжджів:

P. pinus; P. guilliermondi, Schizosaccharomyces pombe. Великим досягненням є клонування

генів, які