Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

родуценты ценных соединений, но позволяет также повышать эффективность организмов, используемых в производстве. Здесь генетическая инженерия идет рука об руку с традиционными методами селекции.

Распространенным способом повышения выхода полезного продукта является амплификация — увеличение числа копий генов. Один из первых успешных результатов в этой области описан в 1974 г. Триптофановый оперон Е. coli клонировали в составе плазмиды. Синтез ферментов триптофанового оперона в клетках ?. coli, содержащих гибридную плазмиду, резко возрастал, количество этих ферментов составляло более 25% от общего белка клетки. Амплификацией генов в составе векторов получены высокоэффективные продуценты треонина и пролина.

Такие биотехнологически ценные продукты, как антибиотики, аминокислоты, витамины, характеризуются в большинстве случаев длинными и сложными путями биосинтеза, который управляется десятками различных генов. Выделение этих генов и их клонирование с целью амплификации часто представляет собой трудновыполнимую задачу. В ряде случаев, однако, синтез антибиотиков, например пептидной природы, идет в мультиферментных комплексах, кодируемых одним опероном, который может быть сравнительно легко встроен в подходящий вектор и клонирован. Если же гены не скомпонованы в единый оперон и разбросаны по геному, повышение выхода продукта достигается клонированием генов, соответствующих узким местам биосинтеза. Амплификация этих генов стимулирует протекание реакций, лимитирующих скорость всего процесса.

У ряда бактерий узкое место соответствует не синтезу продукта, а его экскреции из клетки. Повышение эффективности транспорта продукта из клетки в культуральную жидкость создает «тягу» для ускорения синтеза новых порций продукта, например аминокислот.

Известно, что одни и те же системы транспорта у бактерий часто отвечают за экскрецию нескольких типов соединений. Например, у Е. coli выделение аминокислот и выброс поглощенного клеткой тетрациклина (способ защиты клетки от действия этого антибиотика) обеспечиваются единой транспортной системой. Применительно к Е. coli получены плазмидные векторы, несущие гены повышенной устойчивости к тетрациклинам за счет их более эффективного удаления из клеток. Ожидается, что трансформация Е. coli этими плазмидами с последующим скринингом штаммов, наиболее устойчивых к тетрациклину, приведет к получению высокоэффективных продуцентов аминокислот (В. А. Плакунов, 1986).

У представителей рода Streptomyces синтез окситетрациклина находится под контролем нескольких десятков генов. Процесс в целом и его регуляция изучены еще недостаточно. Дикие штаммы стрептомицетов устойчивы к канамицину. Существуют мутанты, чувствительные к этому антибиотику. Оказалось, что ревертанты, полученные введением генов устойчивости к канамицину, одновременно повышают уровень синтеза окситетрациклина (В. Н. Даниленко и др., 1985).

Повышение эффективности традиционных методов достигается также с помощью локализованного (сайт-специфического) мутагенеза in vitro: например, химическими мутагенами обрабатывают не весь геном в составе клеток, а его фрагмент с интересующим нас геном, полученный с помощью рестриктазы. Более тонкое вмешательство в структуру гена осуществляется путем его химико-ферментативной модификации, вплоть до замены отдельных триплетов. Раньше, до появления методов генетической инженерии, селекционер шел от продукта к гену: имея в распоряжении мутанты по тому или иному белку, он стремился выяснить расположение соответствующих мутаций в геноме, составить генетическую карту. Ныне биотехнолог, вооруженный методами генетической инженерии, движется от гена к продукту: внося заранее определенные изменения в нуклеотидную последовательность ДНК, он контролирует изменения в соответствующем белке. Таким путем может быть достигнута оптимизация структуры ферментов, гормонов, вакцин-антигенов.

Манипуляции со структурой белков в результате модификации кодирующих их генов составляют суть белковой инженерии. Одна из ее задач — усовершенствование уже полученных генно-инженерных продуцентов биологически активных белков.

К важным направлениям генноинженерных разработок следует отнести также смену питательных потребностей продуцента в целях расширения сырьевой базы промышленности и увеличение эффективности конверсии субстрата. Так, после введения соответствующих генов клетки Е. coli — продуценты треонина стали утилизировать сахарозу. Трансплантация гена глутаматде-гидрогеназы от Е. coli в клетки метилотрофа Methytophilus methylotrophus позволила повысить эффективность использования углеродных субстратов этой бактерией, используемой для получения кормового белка (В. Г. Дебабов, 1982, 1984; М. J. Haas, 1984). Первичное окисление метанола у дрожжей катализируется оксидазой, а у бактерий — дегидрогеназой, причем более эффективно. Заманчиво перенесение гена метанолдегидрогеназы из бактерий в клетки дрожжей, что позволило бы соединить технологические преимущества дрожжей как источников кормового

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 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 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(29.04.2017)