27. Трансляциялаушы жане экспрессиялаушы векторлар.

Гендік инженериясының маңызды мақсаты синтезделген немесе бөлінген генді клеткаға тасымалдау саналады. Бұл мақсат ДНҚ-ның векторлық молекулалары немесе қысқаша векторлар көмегімен іске асады.

Вектор деп бөтен генетикалық материалды клеткаға тасымалдауға қабілетті ДНҚ молекуласын айтады. ДНҚ молекуласын векторсыз, мысалы, бактериялық клеткаға енгізсе, онда оларды бактериялық ферменттер ыдыратып жібереді. Кейбір жағдайда ДНҚ сақталуы мүмкін, бірақ клетканың бөлінуінде олар тұқым қуаламайды. Осындай жағдай болмас үшін векторлық молекулалар қолданылады. Векторлар – ген тасығыштар, ал вектор деген сөздің өзі бағыттағыш деген мағынаны білдіреді. Сонымен бірге, векторларды рекомбинантты ДНҚ-ның міндетті бөлігі деп түсіну керек. Векторды эксперименттік жолмен құрастырады және оларға мынандай талаптар қойылады:

1. вектор клетка ішіне өзімен бірге бөтен генді алып кірген репликациялана алатын болуы керек, сондықтан ол келесі ұрпаққа тұқым қуаламайды, ол үшін векторға ДНҚ репликациясын бастайтын ерекше нуклеотидтер тізбегін енгізеді,

2. құрамында рестриктазалар танып, үзе алатын нуклеотидтер тізбегі болуы керек, әйтпесе векторға ДНҚ фрагментін енгізу мүмкін емес;

3. оның бір немесе бірнеше таңбаланған гендері болуы керек, сол таңбалар бойынша қажет геннің қайсы клетканың ішіне енгенін анықтайды;

4. вектордың клетка ішіндегі копиялары жеткілікті мөлшерде болуы керек.

Гендік инженерияда векторлық молекуланың шығу көзі болып бактериялық плазмидалар мен вирустар саналады. Плазмида және фагтар негізінен бірінші талапқа сай келеді, ал оларды келесі талаптарға сай келтіру үшін қосымша генетикалық өңдеу жұмысын жүргізу керек.

Жоғарыда айтылған векторларға қойылған талаптарға сәйкес кез келген генетикалық құрылым, басқа жағынан кез келген плазмида және фагтар ген тасығыш бола алмайды. Гендік инженериясында қолданылатын векторларды үш топқа бөлуге болады:

1. плазмидалар

2. бактериофагтар

3. космидтер мен фазмидтер

Қазіргі кезде рекомбинантты ДНҚ технологиясында алғашқы екі векторлар типі жиі қолданылады. Егер вектор ретінде плазмида қолданылса, онда ген клеткаға трансформация типімен енеді, ал бактериофаг қолданылса, онда ген клеткаға трансдукция типімен енеді.

2. Векторлардың түрлері : плазмидалық, фагтық, космидтер, фазмида.

Плазмидалық векторлар. Вектор ретінде мөлшері 15 – 20 мың ж.н дейінгі, көбінесе 2 – ден 10 мың ж.н. құралған кішігірім плазмидалар қолданылады. Плазмидалар бактериялардың хромосомадан тыс генетикалық элементі екендігін және олардың сипаттамасын біз қарастырған болатынбыз. Плазмидалық векторлар генді бактерияларға тасымалдап, оның тиімді жұмысын қамтамасыз ете алады.

Генетикалық инженерияда E.coli бактериясы үшін көптеген векторлық плазмидалар құрастырылды. Олардың ішінен әсіресе СоІЕ1плазмидасының туындылары кең таралады. Ф.Болвар және Р.Родригес құрастырған осындай плазмида – pBR322 бірнеше мың жұп негіздерден құралған. Бұл плпзмидада антибиотиктер – ампициллин мен тетрациклинге төзімділіктің гендері бар және бірнеше рестриктазалар үзе алатын сайттары бар pBR322 плазмиданың құрамында екі плазмида және Tn3 транспозоны бар. Ампициллинге тұрақтылықтың генінде Pst1рестриктазасына арналған сайтқа және тетрациклинге тұрақтылық генінде BamH1 және SaL1 рестриктазаларына арналған қос сайт бар. Осындай рестриктазалық сайттарда екі антибиотиктерге төзімділік гендерінің болуы қажет ДНҚ – сы бар плазмидаларды сұрыптап алуға мүмкіндік береді.

Фагтық векторлар. Вектор ретінде бактериялармен қатар вирустар да қолданылады. Олардан вектор алу әдістемесі лямбда фагында жете зерттелген. Лямбда фагтың ДНҚ-сы қос тізбекті және формасы түзу, оның геномы 48,5 мың ж.н тұрады. Фаг ДНҚ-ның 12 ж н құралған комплементарлы жабысқақ ұштары бар. Олар фаг клеткаға енгеннен кейін бір бірімен бірігіп, ДНҚ сақиналы формаға ауысады. Сақиналы ДНҚ репликациялық форма болып саналады. Лямбда фагтың ДНҚ молекуласында 60-тай ген бар. Фагтың геномында лизистік даму мен ұрпағын көбейту үшін қажет гендері жоқ учаскесі бар. Бірінші учаскесі фаг геномының орталық бөлігінде орналасқан, оның ұзындығы 22,0 мың ж н тең екінші учаске P және Q гендері арасында орналасқан, ұзындығы 3,0 мың ж н тең. Осы бөліктерді бөтен ДНҚ молекуласымен ауыстыруға болады. Лямбда фагтың векторт ретінде кең таралуы осы қасиеті мен ерекшелігіне байланысты, бұдан басқа оның орташа фаг екендігі бұрыннан белгілі.

Космидтер. Космид – лямбда фагтың cos учаскесі бар плазмида яғни тіршілігі екі жақты ДНҚ-ның гибридтік молекуласы оларды алғаш рет 1978 ж ДЖ.Коллинз пен Б.Хон ашты. Космидтің плазмидалық бөлігі оның бактерияларда репликациялануына мүмкіндік береді.Ал лямбда фагтың геномына жататын бөлігі cos тізбек – космидтің фаг капсидінің ішіне жасанды жағдайда оралауына және рецепиенттік клеткаға тарнсдукциялануына мүмкіндік береді. Сонымен, космидтер клеткаға трансформация жолымен емес, кәдімгі инфекция арқылы ене алады. Мұның өзі трансформация процесінің тиімділігін жүз есе арттырады.

Космидтік векторларда мөлшері 33 – 49 мың н.ж бөтен ДНҚ фрагменттерін көбейтуге болады.

Фазмида. Фаг ретінде де, плазмида ретінде ді дамуға қабілетті фаг пен плазмида арасындағы гибридтер фазмида деп аталады. Мұндай векторда СоІЕ1 мен лямбда фагтың инициация нүктесі бар және олар бактериофаг сияқты лизистік, плазмидалар сияқты лизистік емес дамуға қабілетті.

Фазмидалық векторлардың сыймдылығын лямбда фаг негізіндегі векторлармен салыстыруға болады, ол космидтерден анағұрлым аз.