Будова дезоксирибонуклеїнової кислоти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введення

У роботі я розкриваю тему досягнень генної інженерії і біотехнології. Можливості, що відкриваються генетичною інженерією перед людством як в галузі фундаментальної науки, так і в багатьох інших областях, вельми великі і нерідко навіть революційні. Так, вона дозволяє здійснювати індустріальне масове виробництво потрібних білків, значно полегшує технологічні процеси для отримання продуктів ферментації - ензимів і амінокислот, в майбутньому може застосовуватися для поліпшення рослин і тварин, а також для лікування спадкових хвороб людини. Таким чином, генна інженерія, будучи одним з магістральних напрямів науково-технічного прогресу, активно сприяє прискоренню вирішення багатьох завдань, таких, як продовольча, сільськогосподарська, енергетична, екологічна.

Але особливо великі можливості генна інженерія відкриває перед медициною і фармацевтикою, оскільки застосування генної інженерії та гібридомних методів може призвести до корінних перетворень медицини. Багато хвороб, для яких в даний час не існує адекватних методів діагностики та лікування (ракові, серцево-судинні, вірусні і паразитні інфекції), за допомогою генної інженерії та біотехнології стануть доступні і діагностиці, і лікуванню. Під впливом біотехнології медицина може перетворитися з переважно емпіричною у фундаментально теоретично обгрунтовану дисципліну з ясним розумінням відбуваються в організмі молекулярних і генетичних процесів. біотехнологія фотосинтез хімічний

Будова ДНК

Ще в минулому столітті біологи вивчили процес клітинного ділення, якому передує розбіжність хромосом, завдяки чому в кожний сперматозоїд і в кожну яйцеклітину попадає половина хромосом з вихідної клітини. Тоді вже було показано, що носіями генетичної інформації є хромосоми.

З точки зору хіміків хромосоми складаються з білка і дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). У ДНК - всього чотири види амінокислот. Спочатку припустили, що ДНК будується поєднанням цих чотирьох одиниць в одноманітному порядку. В якості носіїв генетичної інформації передбачалися білки, як більш складні структури. Тільки в 40-з роки було встановлено, що саме ДНК, незважаючи на простоту своєї структури, є носіями інформації, і, більш того, забезпечують освіту своїх точних копій для передачі наступним поколінням.

Гени управляють синтезом білків, що складають протоплазму, перемикаючись час від часу з побудови власних клітин на побудову інших молекул. У клітинах вищих організмів кількість ДНК сильно розрізняється, звідси відмінності між організмами і в наборі синтезованих білків, і в складності будови організмів.

На початку 50-х років з'ясувалося, що хімічний склад ДНК (а не білків) у одного виду майже однаковий, дуже розрізняючи у різних видів. Будь-яка ДНК складається з чотирьох типів нуклеотидів: А, Т, Г, Ц (початкові літери чотирьох азотистих основ-аденін, тимін, гуанін і цитозин), які присутні в ДНК в різних пропорціях у різних видів і мають близькі пропорції у одного виду. У 1938 р. Вільям Астбері (автор терміну молекулярна біологія) отримав разом зі своїм

співробітником Флоріном Беллом рентгенограми ДНК, які показали, що азотисті основи розташовуються одне за іншим, побудовані як платівки. Незабаром американський біохімік Ервін Чаргафф (нар. 1905) встановив, що відносини А / Т і Г / Ц приблизно дорівнюють одиниці. Ці результати були важливі для розуміння структури ДНК.

Інтерес до ДНК як носія генетичної інформації різко зріс до початку 50-х років, і структура ДНК була незабаром встановлена. Хіміки розуміли, що ДНК зібрана з нуклеотидів, кожен з яких має фосфатну групу, пов'язану ковалентно з п'яти-вуглецевим цукром. Кожен такий цукор пов'язаний з одним із чотирьох азотистих основ. Історія відкриття структури ДНК описана американським біохіміком Джеймсом Уотсоном (нар.1928) в його книзі «Подвійна спіраль» (1968). Кембриджі Уотсон познайомився з Криком, фізиком, який перекваліфікувався в біохіміка. Зі спілкування з хіміками Уотсон дізнався, що структурні формули, якими вони користувалися далекі від досконалості. Розібравшись у структурі пуринів (А, Г) і піримідинів (Т, Ц), Уотсон і Крик вирішили, що вони повинні бути тісно пов'язані між собою. Якщо це так, то ДНК повинна складатися з двох ланцюгів. Ланцюги повинні закручуватися між собою так, щоб зберігалися певні кути між групами атомів. Так виникла подвійна спіраль, в якій пурини і піримідинові збудовані за типом сходів: роль "перекладин" грають підстави, "мотузок" - сахарофосфатним остови. Кожна перетинку утворена з двох підстав, приєднаних до двох протилежних ланцюгах, причому у одного з підстав одне кільце, в іншого - два. Отже, це може бути А і Т або Г і Ц. Оскільки в кожній парі є одна підстава з одним кільцем і одне - з двома, величина перекладин однакова, і остови ланцюгів знаходяться на одній відстані. Два ланцюги утримуються разом водневими зв'язками між основами. Стаття Уотсона і Крику, в якій повідомлялося про розшифрування структури ДНК, зайняла всього дві сторінки в науковому журналі, але вона відкрила нову епоху в розкритті таємниці життя.

Біотехнологія. Виникнення біотехнології

Сучасна біотехнологія - це новий науково-технічний напрям, який виник у 60-70-х роках нашого століття. Особливо бурхливо вона стала розвиватися з середини 70-х років після перших успіхів генно-інженерних експериментів. Незважаючи на такий короткий термін свого існування, біотехнологія привернула пильну увагу як вчених, так і широкої громадськості. Біотехнологія, по суті, не що інше, як використання культур клітин бактерій, дріжджів, тварин чи рослин, метаболізм і біосинтетичні можливості яких забезпечують вироблення специфічних речовин. Біотехнологія на основі застосування знань і методів біохімії, генетики і хімічної техніки дала можливість отримання за допомогою легко доступних, поновлюваних ресурсів тих речовин і які важливі для життя та добробуту.

У промисловому масштабі подібна біотехнологія являє собою вже біоіндустрії.

Одне з пояснень живого інтересу до біотехнології можна знайти насамперед у тому, що саме до цього часу була усвідомлена дійсна гострота глобальних проблем, що постали перед людством: нестача продовольства, обмеженість енергії та мінеральних ресурсів, різке, майже катастрофічне, погіршення навколишнього середовища і, як наслідок, погіршення здоров'я людини. Стало зрозуміло, що величезний індустріально-промисловий комплекс не тільки не допомагає вирішити ці проблеми, а й ще більше погіршує їх. Виникла нагальна практична потреба в принципово нових технологіях і нові способи організації виробництва. В цей же час фізико-хімічна біологія в союзі з генетикою, молекулярною біологією і мікробіологією запропонували нову технологію, як ніби здатну допомогти у вирішенні цих проблем. Тим більше що перші досліди біотехнологічного виробництва дали непогані результати і тому дозволили будувати оптимістичні плани на майбутнє.

Специфіка біотехнології

Біотехнологія - надзвичайно наукомістка технологія. Так, наприклад, виникла першою в США фірма«Дженетек» витрачає 76% доходів на дослідницькі розробки замість звичайних для інших фірм 12%. Серед загальної кількості працівників НБФ близько 35% становлять доктора наук. Таким чином, нова біотехнологія-це більше науково-технічне новаторське напрямок, ніж виробниче, хоча і з досить великими виробничими перспективами. Однак це таке науково-технічний напрям, яке саме виступає виробництва, причому такого виробництва, яке вже не може зробити буквально жодного кроку без глибоких фундаментальних і систематичних прикладних наукових розробок.

Підкреслюючи специфіку нової технології, тобто відрізняючи її і від сільського господарства, і від традиційної промисловості, можна так визначити біотехнологію: це технологія промислового застосування та експлуатації природних і цілеспрямовано створених живих систем, перш за все мікроорганізмів, як автоматично діючих сил природи для задоволення. Виникнення соціальних проблем біотехнології зумовлено насамперед тим, що це нове виробництво є одне з найважливіших напрямів науково-технічного прогресу, якісно перетворюють зміст науково-технічної революції.

Є всі підстави припускати, що в недалекому майбутньому біотехнологія перетвориться на одне з найважливіших пріоритетних напрямків науково-технічного прогресу і тим самим може привести до переосмислення і самих критеріїв цього прогресу. Це припущення грунтується на тому, що глобальн проблеми сучасності, і особливо екологічну, продовольчу та енергетичну, дуже важко (якщо не неможливо) буде вирішувати без самого безпосереднього і широкого застосування біотехнології. Найважливіші соціальні проблеми виникають також і в зв'язку з тим, що розвиток біотехнології веде до розмивання традиційних кордонів між сільським господарством та промисловістю.

Більш того, виникає в даний час необхідність спочатку екологізації, а потім і в більш широкому сенсі біологізації всієї виробничої і господарської діяльності людства може привести не тільки до перебудови і навіть заміні (спочатку, звичайно, часткової) звичного сільського господарства біотехнологією, а й до перетворення промисловості і техніки. Примітно, що у сфері біотехнології цілий ряд біологічних наук, і перш за все мікробіологія, генетика та фізико-хімічна біологія, вже перетворюються в безпосередню продуктивну силу. Злиття науки і виробництва, перетворення науки в безпосередню продуктивну силу, а виробництва в предметно - втілює науку як не можна краще характеризує це новаторське напрямок.

Мабуть, тому воно виявляється тим фокусом, який стягує в собі як проблематику, традиційно относимую до сфери філософії та методології наукового пізнання, так і проблеми соціально-філософського та методологічного осмислення практики, виробництва, промисловості. К. Маркс підкреслював, що перетворення виробництва в матеріальну творчу науку стає можливим лише «по відношенню до людини склався, в голові якого закріплені накопичені суспільством знання». Так, скажімо, якщо Альбер Сассон стверджує, що <розвиток біотехнології та переваги, які вона обіцяє, ставить великий комплекс проблем, які пов'язані з еволюцією загального напрямку біологічних досліджень >, то інтуїтивно це видається вірним.

Однак детального й аргументованого обгрунтування цієї тези не просто досягти, і не тільки в силу ще дуже значної обмеженості біотехнологічного досвіду. Біотехнологія привертає до себе перш за все можливістю пристосування природних, органічних технологій живої клітини, тканини, організму, біоценозу і біосфери в цілому для потреб людини як таких технологій, які природним чином зможуть бути вбудовані в біологічний кругообіг планети. Однак це тільки ідея, поки існуюча ще в якості важкодосяжним мрії, оскільки тепер діюча біотехнологія - це більшою мірою хімічна технологія, в якій використовуються фрагменти живого.

Тим не менш і в якості навіть ідеї-мрії вона виявляє помітний благотворний вплив: саме в руслі цієї мрії народилися і завдання екологізації, і - в більш широкому плані - біологізації всієї виробничо-господарської діяльності людини на планеті. Ще на початку століття найбільший французький хімік П. Бертло вважав, що можна створювати ідеальну їжу, яка у вигляді поживних порошків або розчинів буде вводитися прямо в шлунково-кишковий тракт або безпосередньо в кров. Ця ідея фактично підтримувалася до самого останнього часу (70-і роки), однак тепер ясно, що вона ніколи не може бути реалізована. Як зазначає А. М. Уголев, останнім часом були зроблені найбільші відкриття, які впливають на всю стратегію харчування. Були «виявлені невідомі раніше типии травлення (лізосомальні, внутрішньоклітинний і мембранне).

А також поглинання харчових речовин. Крім того, встановлено, що відносно метаболізму людина (і інші вищі тварини) «представляє собою не власне організм, а надорганізм, оскільки він включає в себе цілий комплекс мікроорганізмів». [3]. Остання обставина особливо цікаве тим, що воно призвело до формування уявлень про ендоекології. тобто внутрішньої екології людини та інших багатоклітинних організмів, а також до уявлення про те, що в процесі еволюції ми сформувалися як організми з певними природними «технологіями», обійти які не представляється можливим.

Розділи біотехнології. Біоенергетика як розділ біотехнології

Встановлення однаковості механізмів енергетичних процесів у всьому живому світі - від мікроорганізмів і рослин до людини, і розтин механізмів перетворення енергії в живих клітинах створило передумови управління енергетичними процесами окремих організмів і їх спільнот, а також конструювання біоенергетичних установок різних типів, у тому числі біологічних генераторів струму . Це дозволяє говорити про перетворення біоенергетики в один з розділів біотехнології і в один з перспективних напрямків НТП, інтенсивно розвивається в даний час і обіцяє ефективне дозвіл енергетичної та сировинної проблем.

Біоенергетика в широкому сенсі слова означає сукупний енергетику біологічного кругообігу біосфери Землі, яка відбувається за участю всіх населяють біосферу організмів - мікроорганізмів, рослин, тварин. Висхідна лінія біологічного кругообігу - накопичення хімічної енергії органічних сполук у процесі фотосинтезу - хімічного процесу зв'язування води і вуглекислого газу за рахунок енергії сонячного випромінювання з утворенням вуглеводів і інших більш складних з'єднань. На планеті за рік відтворюється близько 232.5 млрд. тонн сухої органічної речовини, що відповідає приблизно 6000.10 '2 кдж енергії. Енергоозброєність життя в ході еволюції зростає.

Однак діяльність людей у масштабах біосфери все більш виявляється руйнівною, що обмежує можливості подальшого розвитку біоенергетики. Відбувається не тільки знищення окремих видів рослин і тварин, не тільки порушення їхніх природних комплексів - біогеоценозів , руйнується структура біосфери, її циклічна організація, здатність до самоочищення. Але за допомогою розширюваного прогнозно-планового регулювання відбувається поступове перетворення біосфери в сферу розуму - ноосферу.

Все в більш розширення масштабах буде здійснюватися екологізація і біологізація виробничої діяльності людей, тобто все більшого включення цієї діяльності в біологічний кругообіг біосфери. З'єднання в ноосферу двох способів забезпечення стійкості систем - енергетичного (відбір і збереження систем з більшою енергією) та інформаційного (відбір більш складних систем, тобто з великим запасом інформації) - призведе до утворення якісно нового стану біоенергетики. Настане епоха збалансованої енергетики планети на поновлюваних енергоресурсах.

Біологізація і екологізація

Ще раз підкреслю, що стратегія перетворення і панування над природою в сучасному світі вже дискредитувала себе. Ми все більше усвідомлюємо необхідність гармонійного, спільного розвитку природи і людства. Саме тому в даний час набувають популярності ідеї екологізації і в більш широкому сенсі біологізації всієї господарської і виробничої діяльності. Здається, що під екологізації, як початковим етапом біологізації, можна розуміти скорочення шкідливих викидів виробництва в навколишнє середовище, створення маловідходних і безвідходних промислових комплексів із замкнутим циклом, скажімо, по воді абовуглеводню і т. п. Біологізацію ж слід, мабуть, розуміти більш широко, як радикальне перетворення виробничої діяльності на основі біологічних законів біотичного кругообігу біосфери. Метою подібного перетворення повинно бути вбудовування всієї господарсько-виробничої діяльності в біотичний кругообіг.

Особливо наочно ця необхідність видно на феномені стратегічної безпорадності хімічного захисту рослин. Справа в тому, що в даний час немає в світі жодного пестициду, до якого б не пристосувалися шкідники рослин. Більше того, тепер чітко виявилася закономірність подібного пристосування: якщо в 1917 р. з'явився один вид комах, що пристосувалися до ДДТ, то у 1980 р. таких видів стало 432. Застосовувані пестициди і гербіциди вкрай шкідливі не тільки для всього тваринного світу, але і для людини.

Точно так само в даний час стає зрозумілою і стратегічна безперспективність застосування хімічних добрив. У цих умовах абсолютно природний перехід до біологічного захисту рослин та біоорганічної технології з мінімумом хімічних добрив. Вирішальну роль у процесі біологізації сільського господарства може зіграти біотехнологія. Можна і потрібно говорити також і про біологізації техніки, промислового виробництва та енергетики.

Вона особливо нагальною не стільки з економічної точки зору, скільки для доль людства та збереження біосфери. Активно розвивається біоенергетика обіцяє революційні перетворення, оскільки вона орієнтована на поновлювані джерела енергії та сировини. Нафта, вугілля, природний газ і навіть уран - це не поновлювані джерела, і, як відомо, запаси їх на Землі вкрай обмежені.

Біологізація енергетики покликана зіграти вирішальну роль у процесі звільнення людства від атомної енергетики, оскільки ми тепер вже можемо говорити також і про стратегічну безперспективність атомних електростанцій. Справа тут не тільки в тому, що запаси урану також обмежені, але головним чином у тому, що до теперішнього часу в світі накопичилося вже багато десятків тисяч тонн відпрацьованого палива, що становить грізну небезпеку для всього живого. Як відомо, проблема захоронення відпрацьованого палива (його радіоактивність після використання в АЕС багаторазово зростає) до цих пір не вирішена. Проте, найголовніша небезпека полягає в можливості серйозних аварій на АЕС.

Практичні досягнення біотехнології

За допомогою біотехнології отримано безліч продуктів для охорони здоров'я, сільського господарства, продовольчої та хімічної промисловості. Причому важливо те, що багато хто з них не могли бути отримані без застосування біотехнологічних способів. Особливо великі надії пов'язуються зі спробами використання мікроорганізмів і культур клітин для зменшення забруднення середовища і виробництва енергії.

Генна інженерія

За останні 10-15 років були створені принципово нові методи маніпулювання з нуклеїновими кислотами in vitro, на основі яких зародився і бурхливо розвивається новий розділ молекулярної біології та генетики - генна інженерія. Принципова відмінність генної інженерії від використовувалися раніше традиційних прийомів зміни полягає в тому, що вона дає можливість конструювати функціонально активні генетичні структури in vitro у формі рекомбінантних ДНК. Поняття «генна» і «генетична» інженерія часто вживають як синоніми, хоча останнє є більш широким і включає маніпулювання не тільки з окремими генами, а й з більш великими частинами геному.

Робота по переробці генотипу тварин чи рослин за допомогою схрещувань обмежені межами виду або близьких у видовому відношенні форм. Навпаки, генна інженерія, як буде показано нижче, стирає міжвидові бар'єри, забезпечуючи можливість створення організмів з новими, в тому числі і не зустрічаються в природі, комбінаціями спадкових властивостей. Генна інженерія є сукупність методів, що дозволяють не тільки отримувати реконбінантние ДНК із фрагментів геномів різних організмів, але і вводити такі рекомбінантні молекули в клітину, створюючи умови для експресії в ній введених, часто абсолютно чужорідних генів.

Таким чином, в цьому випадку дослідник оперує безпосередньо з генами, причому їх перенесення може не залежати від таксономічного спорідненості використовуваних організмів. Ця особливість генної інженерії представляє її головна відмінність від раніше використовувалися прийомів зміни генотипу.

Провідну роль у формуванні генної інженерії зіграла генетика мікроорганізмів, ідеї та методи, розроблені молекулярною генетикою і хімією нуклеїнових кислот. Формальною датою народження генної інженерії вважають 1972 р., коли група П. Берга в США створила першу рекомбінанту ДНК “in vitro”,.

Сконструйована рекомбінантна молекула не була досліджена на функціональну активність, оскільки у авторів цієї роботи виникли побоювання, що методи генної інженерії можуть призвести до появи мікроорганізмів, небезпечних для здоров'я людини, наприклад бактерій Є. coil, здатних перенести онкогенні віруси тварин у кишечник людини. Розроблені пізніше правила роботи з рекомбінантними молекулами дозволили практично усунути можливість шкідливих наслідків створення рекомбінантних ДНК, що поєднують у своєму складі гени різного походження.

Методи генної інженерії

Можливість виділення окремих генів у складі відносно невеликих фрагментів ДНК була продемонстрована незадовго до виникнення генної інженерії в експериментах in vitro. У 1969 р. Дж. Беквіт, Дж. Шапіро та інші опублікували роботу з виділення генів лактозного оперона Е.coli, засновану на поєднанні традиційних методів генетики мікроорганізмів і фізичних методів виділення і гібридизації молекул ДНК.Окремі гени з метою їх подальшого молекулярного клонування в складі рекомбінантних ДНК методами генної інженерії можуть бути отримані такими способами:

1)Безпосереднім виділенням з природних джерел. 2)Шляхом хімічного синтезу.

3) Копіюванням відповідної гену і РНК для отримання компліментарної ДНК-вої репліки (до ДНК).

Перший метод широко використовувався на ранньому етапі розвитку генної інженерії. Тотальну ДНК з різних джерел піддавали деградації різними рестріктазами, зшивали з векторними молекулами, вводили в реципієнтного клітини і відбирали клони з гібридними молекулами, що включали потрібний ген, по появі відповідних маркерів донора (наприклад, стійкості до певного антибіотику) або за допомогою спеціальних імунологічних та гібрідізаціонних методів. Цей метод не втратив свого значення і успішно застосовується, наприклад для створення банку генів. Штучний синтез гена вперше здійснено хімічним шляхом в 1969 р. групою Корани зі співробітниками. Хімічному синтезу генів істотно сприяло вдосконалення методів вивчення первинної структури білків або інших продуктів, що кодуються синтезується геном, а також методів визначення первинної структури (секвенування) нуклеїнових кислот.

Секвенування ДНК відіграє велику роль не тільки в роботах по хімічному синтезу генів, але і при вивченні їх функції, їх регуляторних послідовностей, а також цілих генетичних систем, наприклад мобільних диспергованих генів у еукаріотів. Аналіз первинної структури ДНК, тобто встановлення послідовності нуклеотидних залишків в її молекулі, в даний час заснований на двох методах - методі хімічної деградації (А. Максам і В. Гілберт, 1977) і метод полімеразної копіювання з використанням терминируются аналогів нуклеотидів (Ф . Сенгер, 1977).У практиці генної інженерії широко поширений і третій метод штучного одержання генів, заснований на їх ферментативному синтезі з допомогою механізму зворотної транскрипції.

Цей механізм пов'язаний з активністю РНК-залежної ДНК-полімерази або зворотної транскриптази - ферменту, вперше виявленого при дослідженні реплікації РНК онкогенних вірусів. Фермент здатний будувати ДНК-копії на різних РНК, включаючи синтетичні полирибонуклеотидов. За допомогою зворотної транскриптази, званої іноді ревертаза, можна синтезувати практично будь-який індивідуальний ген в присутності відповідних іРНК, методи виділення яких достатньо розроблені. У 70-і роки з'явилися методи виділення в чистому вигляді фрагментів ДНК за допомогою електрофорезу. У руки вчених потрапили "молекулярні ножиці".Транспортним засобом перенесення генетичної інформації в клітку став вірус. Явище трансдукції - перенесення генів з однієї клітини в іншу за допомогою вірусів вивчали ще з 50-х років.

Але вірус не повинен був відразу знищувати всю клітку, тому не всі віруси підходили для цієї ролі. Відомо, що бактеріальні клітини можуть обмінюватися генетичним матеріалом за допомогою плазмід (невеликих частинок з фрагментами ДНК). Тому введення потрібного гена в плазміду дозволяє в подальшому перенести цей ген в бактерію (це ще один з механізмів транспорту в генній інженерії). З'явилася можливість вивчати розподіл нуклеотидів в певному гені або отримувати потрібний білок. Для цього створюється рекомбінантна ДНК, яка виникає, коли ДНК одного організму впроваджується в клітини іншого.

В якості останнього використовуються клітини організму, який розмножується багато швидше першого, наприклад, бактерії. Так, у 80-і роки були розроблені інтерферони ~ білки, здатні пригнічувати розмноження вірусів. Були обрані найбільш підходящі для перенесення гени і мобільні ділянки ДНК. Наприклад, культурним рослинам вводять гени, що підвищують їх імунітет і стійкість.

У 1983р. Барбара Мак-Клінток при вивченні генетики кукурудзи виявила в її геномі один "моторний" ген, відповідальний за колір качана. Незалежно від ніс рухливі гени були відкриті методами молекулярної генетики радянським ученим Г. П. Георгісвим. У 1981 р. процес виділення генів і отримання з них різних ланцюгів був автоматизований. При всій різноманітності методів основна схема будь-генно-інженерної роботи залишається незмінною. Вона включає: 1)Обробку кільцевої векторної молекули рестриктазою з утворенням лінійної форми ДНК. 2)Сплавлення її з фрагментом чужорідної ДНК, що веде до формування гібридної структури. 3)введення гібрида в клітку реципієнта; 4)відбір клонів трансформованих клітин на селективних середовищах; 5)доказ присутності рекомбінантної ДНК в цих клонах шляхом її виділення з клітин, обробки відповідними рестріктазами та аналізу утворилися фрагментів методом електрофорезу в агарозному гелі.

Відомо кілька методів об'єднання фрагментів ДНК з різних джерел, що дозволяють включити клонованої донорно ДНК до складу вектора. Один з них заснований на з'єднанні фрагментів, кожен з яких несе ідентичні «кволі» кінці, отримані під дією однієї і тієї ж рестріктази. При іншому методі, ферментативному, використовується можливість з'єднання двохланцюжкової решт фрагментів ДНК за допомогою ДНК-лігази. Для підвищення ефективності лігази до кінців зшиваються фрагментів ДНК хімічно приєднують компліментарні однонітівие олігонуклеотиди, наприклад полі-А та полі-Т, створюючи тим самим штучні «липкі» кінці. Методи введення рекомбінантних молекул в клітини залежать від особливостей самих клітин і використовуваних векторів.

У тих випадках, коли векторами служать плазміди, рекомбінантні ДНК вводять в реципієнтного бактерії шляхом трансформації. Розроблено і методи трансформації клітин тварин, а також протопластів рослин. Для захисту екзогенного клітинного матеріалу, що вводиться в клітини ссавців або в протопласти рослин, використовують ліпосоми - сферичні тільця, оболонка яких складається з фосфоліпідів. У складі ліпосом у клітини вищих еукаріот введені значні вірусні РНК. У всіх випадках ліпосоми надійно захищали молекули нуклеїнових кислот від руйнування нуклеазами. Один із шляхів передачі генетичної інформації в культурі клітин людини, тварин і рослин - гібридизація соматичних клітин, розроблене Б. Ефруссі і Г. Барських (1960). Ефективність цього методу значно підвищилася після того, як було виявлено, що частки інактивованого вірусу парагрипу типу Сендай збільшують частоту злиття клітин з самих різних джерел.

Показана можливість передачі генів з ізольованих хромосом китайського хом'ячка у клітини сполучної тканини миші. Описано гібриди клітин людини і миші, з яких частина хромосом людини видаляється, а частина залишається функціонально активною. Для введення ДНК в різні культури клітин ссавців чи що розвиваються ембріони використовують метод мікро ін'єкцій ДНК в ядро з допомогою мікроманіпулятори. Розвиток методів мікрохірургії клітин дозволило замінювати ядра запліднених яйцеклітин на ядра із соматичних клітин і в результаті отримувати абсолютно ідентичні організми.

Створення гібридів вищих рослин в обхід статевого схрещування можливе шляхом злиття протопластів і соматичної гібридизації рослинних клітин, в результаті чого в ряді випадків з'являються цілі гібридні рослини. Всі ці методи можуть бути використані для конструювання нових форм мікроорганізмів, тварин і рослин шляхом введення і стабільного спадкування в них рекомбінантних ДНК, що несуть, гени, що детермінують бажані ознаки. Слід, однак, відзначити, що, незважаючи на очевидні успіхи подібних робіт зі створення мікроорганізмів, які синтезують ряд важливих продуктів еукаріотичного походження, проблема експресії чужорідних генів у прокаріотів має ряд обмежень. Деякі з них пов'язані з тим, що при сверхпродукціі корисних для людини і не потрібних клітці сполук, кодованих гібридної плазмидой, посилюється нестійкість самих гібридів і ймовірність елімінації з них вбудованих генів.

Стабільність гібридних ДНК знижується і з збільшенням розмірів вставки у вектор. Тому розробляються методи, спрямовані на збереження цілісності гібридної структури. Використання регульованих промоторів охороняє клітину від надмірної для неї метаболічної активності, пов'язаної з надлишковою продукцією чужорідного білка. Разом з тим проблема стабільності гібридних молекул остаточно не вирішена. Обмеження можливостей конструювання мікроорганізмів - гіперпродуцентов цінних препаратів - поширюються на випадки клонування та експресії будь-яких генів як про -, так і еукаріотичного походження. Поряд з цим існують і обмеження, специфічно пов'язані з виразом еукаріотичних генів в прокаріотів.

Перше з них визначається тим, що еукаріотичні промотори можуть не розпізнаватися бактеріальної РНК - полімераза.

Друге полягає в тому, що і РНК транскрибується з еукаріотичних генів, що не містить послідовності Шайн-Далгарно, необхідної для її зв'язування з рибосомами.

По-третє, така іРНК може містити інтрони, які слід вирізати.

По-четверте, еукаріотичні білки часто стають субстратами для бактеріальних протеаз, впізнаючий такі білки як чужорідні. Перші два обмеження долаються за рахунок створення векторів, несучих власні промотори і послідовність Шайн-Далгарно, третє можна обійти шляхом використання кДНК або хімічно синтезованих генів. Протеазной активність реципієнтного бактерій придушується мутаціями.

Подолання усіх цих обмежень відкриває подальші перспективи використання методів генної інженерії при створенні мікроорганізмів - продуцентів гормонів, вакцин, антисироваток і ферментів, що представляють інтерес для медицини, ветеринарії, сільського господарства та мікробіологічної промисловості.

Генетична рекомбінація “in vitro”

Генетична рекомбінація полягає в обміні генами між двома хромосомами. За визначенням, яке Понтекорво в 1958 р., рекомбінація-це будь-який процес, здатний привести до виникнення клітин або організмів з двома або більше спадковими детермінантами, за якими їх батьки різнилися між собою і які з'єднані новим способом.

Така рекомбінація обов'язково відбувається у ссавців при утворенні статевих клітин. У ході мейозу гомологічні хромосоми обмінюються генами; саме ці обміни дозволяють пояснити перетасовку спадкових ознак в ряді поколінь. У вірусів і бактерій генетична рекомбінація відбувається рідше, ніж у тварин. Обмін генетичним матеріалом, за яким слід рекомбінація, відбувається між організмами одного і того ж чи близьких видів.

Всі живі організми мають рестрикційний ендонуклеаза, які дізнаються чужорідну ДНК, проникла в організм, і розщеплюють її, таким чином зводячи нанівець генетичну рекомбінацію між еволюційно віддаленими геномами. Обмін генами, так само як і введення в клітину гена, що належить іншому виду, можна здійснити за допомогою генетичної рекомбінації in vitro.

Цей підхід був розроблений на бактеріях, зокрема на кишкової палички, в клітини якої вводили гени тварин і людини і домагалися їх реплікації. Метод рекомбінації in vitro полягає у виділенні ДНК з різних видів, отриманні гібридних молекул ДНК і введення рекомбінантних молекул в живі клітини з тим, щоб домогтися прояви нової ознаки, наприклад синтезу специфічного білка. Виділення генів, які представляють собою сегменти ДНК, здійснюється на основі біохімічних методів; складність виділення залежить від величини геному.

У той час як певний ген вірусу виділити відносно просто, для гена людини це дуже складне завдання. Тому дослідники вдаються до непрямого методу, заснованого на виділенні інформаційної РНК (мРНК). У клітинах тварин транскрипція мРНК на ДНК здійснюється у клітинному ядрі; молекули мРНК переносять інформацію з ядра в цитоплазму, де вона використовується при трансляції білків, амінокислотні послідовності яких закодовані в послідовностях нуклеотидів мРНК

(Тобто в кінцевому рахунку в ДНК). У клітинах бактерій, які не мають ядра, транскрипція і трансляція відбуваються одночасно і пов'язані; мРНК пов'язана з рибосомами, в яких здійснюється з'єднання амінокислот з утворенням білків. Рибосоми грають ключову роль в трансляції і в клітинах тварин. Поряд з інформацією про структуру білків (записаної за допомогою генетичного коду) молекула ДНК містить ряд регуляторних сигналів, записаних у вигляді специфічних нуклеотидних послідовностей.

Ці сигнали служать точками початку транскрипції або трансляції, інші (зокрема, між генами) вказують точки припинення зчитування генетичної інформації. Генетичний код, мабуть, універсальний для всіх живих організмів, іншими словами, дана послідовність ДНК обов'язково кодує один і той же білок у клітинах різних організмів, тоді як регуляторні сигнали в клітинах тварин і в бактеріальних клітинах не однакові.

У клітинах тварин інформація про структуру білка може кодуватися не одним безперервним ділянкою ДНК, а кількома сегментами, розділеними ділянками ДНК, що носять назву нітронів. Інформаційна РНК, яка транскрибується з ДНК, піддається розщепленню, в ході якого всі інтрони видаляються з її послідовності, а інші залишаються фрагменти, або Екзони, зшиваються разом з утворенням молекули мРНК, яка володіє послідовністю, що кодує послідовність амінокислот білка, а також містить ругуляційні сигнали , необхідні для початку та припинення процесу трансляції.

Для експресії в бактеріальній клітині гена з клітки тварини необхідно, щоб в клітку була введена молекула ДНК з послідовністю нуклеотидів, яка кодує білок, з якої інтрони вже вилучені; іншими словами, потрібна молекула ДНК, синтезована на відповідній мРНК зворотного транскриптазою. Більш того, регуляторні сигнали повинні бути схожі на такі бактеріальної клітини. Нарешті, для отримання потрібного білка в достатніх кількостях бувають необхідні додаткові зміни бактеріальної клітини.

Методи введення ДНК в бактеріальні клітини

Для введення ДНК (генів) у клітини бактерій використовуються два методи. Перший заснований на застосуванні плазміди як вектор. На початку 1950-х рр.., Незабаром після відкриття Ледербергом процесу кон'югації Escherichia coli, було встановлено, що типи «спаровування» клітин бактерій обумовлені генетично і що генетична інформація переноситься з клітин чоловічого типу в клітини жіночого типу, або реципієнтного клітини. Здатність служити донорними клітинами (або фактор плодючості F) передавалася при кон'югації значно частіше, ніж будь-який інший генетичний ознака. F-фактор передавався також незалежно від будь-якого іншого відомого гена донорной клітини.

Ледербергом помітив, що F-фактор нагадує позахромосомних генетичні елементи, наявні в цитоплазмі вищих організмів. Це спостереження дозволило йому в 1952 р. привласнити подібним позахромосомних генетичним системам загальна назва-плазміди. У 1953 р. Хейс, який у той час працював у лікарні Хаммерсміта в Лондоні, встановив, що в певних умовах F-фактор може виявитися зчепленим з генетичними маркерами та індукувати послідовний їх перенесення в ході кон'югації.

F-фактор приєднується до бактеріальної хромосомі в специфічному ділянці ; саме в цій точці хромосома розривається при кон'югації і починається її перенесення в реципієнтного клітку. F-фактор здатний також відділятися від хромосоми, захоплюючи часом невеликі фрагменти хромосоми; тому його можна розглядати як віехромосомний елемент, який іноді інтегрує в хромосому.

Жакоб і Вольман, співробітники Інституту Пастера в Парижі, відзначили подібність у поведінці F-фактора, помірного бактеріофага X, та іншої плазміди-Со1Е1 (яка кодує коліцін-білок, що вбиває клітини Є. coli). Для позначення генетичного елементу, який може реплицироваться або у вільному стані, або з'єднавшись з бактеріальною хромосомою, вони запропонували новий термін-«епісома». У 1959 р. в Японії при дослідженні хворих бактеріальною дизентерією, які не піддавалися лікуванню зазвичай ефективними антибіотиками, було зроблено чудове відкриття.

У клітинах патогенних бактерій (Shigella dysenteriae) були знайдені гени, що додавали їм стійкість одночасно до кількох антибіотиків; така стійкість передавалася іншим кишковим бактеріям багато в чому подібно до того, як передається F-фактор. Ці фактори стійкості (звані R-факторами) володіли схожістю з F-фактором; так, вони були здатні індукувати передачу самих себе від клітини до клітини при кон'югації. Пізніше вдалося показати, що деякі з них містять послідовності нуклеотидів, близькі до таких F-фактора.

На початку 1960-х рр.. Новік виявив подібні фактори стійкості у мікроорганізмів; вони містили ген, що кодує фермент пеніцилін-в-лактамазу, або пеніциліназу; остання розщеплює пеніцилін і таким чином забезпечує стійкість до цього антибіотика. R-фактори стафілококів, мабуть, не здатні забезпечувати передачу самих себе за допомогою кон'югації і переносяться лише пасивно в процесі трансдукції, тобто при їх вбудовування в ДНК бактеріофага. Це відкриття вказувало на наявність декількох R-факторів у клітинах кишкових бактерій.

До середини 1960-х рр.. стало очевидним, що більшість R-факторів кишкових бактерій і стафілококів (як і плазміда Со1Е1) відрізняються від F-фактора і фага л [І.С.1] тим, що залишаються позахромосомних елементами; їх оборотного вбудовування в хромосому клітини не відбувається. У строгому сенсі вони невідповідали визначенню еф. У 1963 р. Новік запропонував користуватися переважно терміном «плазміда», як більш загальним, а не «епісома». В даний час термін «плазміда» є загальноприйнятим.

Плазміди знайдені майже у всіх видів бактерій. Штам, що містить плазміду, здатний давати початок варіантів, у яких плазміда втрачена; в подібних випадках плазміда втрачається остаточно, клітина не здатна її регенерувати і може тільки отримати її з іншої бактеріальної клітини.

Плазміди є кільцеві молекули ДНК, за розміром відповідні 1-3% геному бактеріальної клітини, проте навіть настільки мала частина спадкового апарату кодує важливі генетичні ознаки, які зазвичай сама бактеріальна хромосома не кодує. Наприклад, вони містять інформацію, необхідну для кон'югації бактеріальних клітин, ними обумовлений ряд захворювань рослин і тварин.

Вони дозволяють клітинам використовувати багато складні сполуки в якості джерел живлення і забезпечують стійкість до різноманітних токсичних агентів, особливо до антибіотиків. Плазміди стафілококів несуть гени стійкості до пеніциліну, з'єднанням ртуті і ряду важких металів, що викликають летальний ефект (солей сурми, вісмуту, кадмію і свинцю, іонів арсената і арсенита). Гени стійкості до важких металів виявлено також у складі R-плазмід Є. соli.

Наявністю плазмід обумовлені також деякі захворювання з вираженою діареєю, стафілококовий імпедіго, сгущення молока і перетворення його в сир молочнокислими бактеріями, а також різноманітні біохімічні реакції, характерні для бактерій роду Pseudomonas .. Плазміди можуть керувати синтезом інсектициду в клітинах Bacillus thuringiensis [2]. Використання плазмід в якості векторів для введення чужорідних генів в бактеріальні клітини починаючи з 1975 р. послужило поштовхом для інтенсивних досліджень їх структури та характеру реплікації.

Кількість плазмід у клітині може коливатися від однієї до більше сотні; в цілому, чим крупніше плазміда, тим менша кількість її копій в клітці. Зазвичай реплікація плазміди регулюється незалежно від реплікації хромосоми. Оскільки плазміди можуть розрізнятися за кількістю копій водної і тій же клітині, кількість копій; має визначатися регуляторною системою, властивою самій плазміді. Така система була описана в 1972 р. данцем Нордстрема з Університету Оденсе для плазміди R1 Є. со1i; подібні регуляторні системи були знайдені у плазмід стафілококів. Кількість копій плазміди R1 залежить, мабуть, від білка або білків, які пригнічують її реплікацію. Сегмент ДНК довжиною не більше двох тисяч пар нуклеотидів управляє реплікацією плазміди, яка більш ніж у 50 разів його крупніше.

Довгий час вважалося, що генетична конституція всіх клітин даного виду однакова і не змінюється протягом тривалого часу, проте, як виявилося, значна частина генетичних ознак, причому не тільки у бактерій, але й у вищих організмів, нестабільна (ці ознаки є в одних клітинах або штамах і відсутні в інших,, клітини можуть втрачати їх і купувати знову) і мобільна (здатна переноситися між клітинами або переміщатися в одній і тій же клітині з одного локусу в іншій). Така нестабільність об'ясняетcя тим, що ці ознаки визначаються плазмідами і тугими атиповими генетичними системами.

При зв'язуванні бактеріальних клітин може відбуватися обмін плазмідами між бактеріями, які належать до різних видів і навіть родів, які не здатні обмінюватися генами, які у хромосомах. Нарешті, такий обмін може призводити до перенесення генів, що знаходяться в плазміді, з одного виду в інший при спільному рості і конкуренції, в результаті чого реципієнтного клітини набувають здатність виживати за рахунок донорних клітин.

Ці властивості показують, що плазміди здатні до виживання незалежно від долі містять їх клітин, вони не тільки не знижують загальної пристосованості клітини, але, навпаки, забезпечують її додатковими адаптивними функціями. У самому справі, плазміди мають здатність включати в себе нові гени, а вже містяться в них гени «перетасовують» так, що це, з одного боку, не впливає на ефективність реплікації самих плазмід, а з іншого-наділяє клітку резервуаром генетичної інформації, яку вона використовує в міру потреби.

Другий метод, яким дослідники користуються для введення гена в бактеріальні клітини, заснований на застосуванні бактеріофага як вектор. Ген вбудовують у геном вірусу (який містить 10-50 генів), і він реплікується разом з генами вірусу при розмноженні останнього в бактеріальній клітині. [2]

Досягнення генної інженерії.

Група Корани синтезувала ген аланіновой тРНК дріжджів, структура якого на той час була повністю розшифровано. Цей ген довжиною 77 п. н. не містив регуляторних послідовностей і тому не мавфункціональною активністю. Пізніше та ж група авторів синтезувала перший функціонально активний ген - ген супресорної тирозинових тРНК Є. coli довжиною близько 200 п. н.

Генна інженерія відкрила шлях для виробництва продуктів білкової природи шляхом введення в клітини мікроорганізмів штучно синтезованих кодують їх генів, де вони можуть експресуватися у складі гібридних молекул. Першою вдалою спробою такого роду стала робота К. Ітакури і Г. Бойєра з співавторами (1977) за експресією в Є. coil хімічно синтезованого гена, що кодує гормон ссавців - соматостатин. Ген соматостатину був отриманий на основі відомостей про первинний будові цього пептидного гормону, який складається всього з 14 амінокислот. Використаний в цій роботі підхід виявився досить перспективним для отримання та багатьох інших пептидних гормонів.

У різних лабораторіях в СРСР і за кордоном були створені штами Е. coli, синтезують у складі гібридних білків гормон росту людини (соматотропін), пептидні гормони - брадикінін і ангіотензин, нейропептид лей-енкефалінів та ін

Ген гормону росту людини довжиною 584 п. н .- найдовший зі штучно синтезованих в даний час. Він був вмонтований в плазміду, реплікується в Є. coli під контролем промотора триптофанового оперону. Трансформовані отриманої химерною плазмидой клітини Є. coli продукували при індукції промотора близько 3 млн. молекул гормону росту людини в розрахунку на клітину. Цей поліпептид, як було встановлено в експериментах на щурах з віддаленим гіпофізом, за функціями виявився повністю ідентичний гормону росту людини.

У 1976 р. Гілберт і Максам в Гарвардському університеті, а також Сенгер розробили найшвидший метод хімічного аналізу ДНК; з'явилася реальна можливість визначати послідовність до 1000 нуклеотидів на тиждень силами одного дослідника. У 1982-1985рр. стало можливо створити прилад для автоматичного аналізу нуклеїнових кислот (а значить, генів). Аналіз ДНК дозволяє дедуціровать, грунтуючись на генетичному коді, амінокислотні послідовності білків, синтез яких знаходиться під контролем відповідних генів. За допомогою створеного в результаті вдосконалення аналізу білків мікроаналізатора Худа-Ханкепіллера (Каліфорнійський технологічний інститут, 1980) за день вдається визначати послідовність з 100-200 амінокислот, причому для цього потрібно всього 10 нг білка (1 нг = 10 -9 г) 2 [2 ].

Ще один важливий етап-це синтез біополімерів за встановленою структурі. Перші комерційні прилади, що виробляють автоматизований синтез поліпептидів, були розроблені на основі досліджень Мерріфілд в 1963 р. Вони використовуються у дослідницьких лабораторіях і у фармацевтичній промисловості.

Метод хімічного синтезу генів забезпечив також можливість отримання штамів бактерій продуцентівінсуліну людини, важливого лікувального препарату для хворих на діабет. «Ген інсуліну синтезували в виду більш 40 в основному шестичленних олігонуклеотидів, які потім об'єднували в єдину структуру з допомогою ДНК-лігаеи. Отримані двох цепочечниє полінуклеотіди довжиною 271 і 286 пар основ були вбудовані в плазмідні вектори. Туди ж були вбудовані і регуляторні ділянки ДНК, що забезпечують експресію гібридних молекул. Клоновані гени кодували синтез проінсуліну, який шляхом нескладної хімічної обробки можна перетворити на активний інсулін, включає дві поліпептидні ланцюги А і В з 21 і 30 амінокислотнихзалишків, сполучених між собою сульфгідрильними зв'язками »[4].

Таким способом отримані і клоновані гени, що кодують глобіну людини, тварин і птахів, білок кришталика ока бика, яєчний білок, фиброин шовку, що продукується тутового шовкопряда, та ін Цей же принцип був застосований для отримання, клонування та експресії генів інтерферону людини в бактеріях. Інтерферон - цінний лікарський препарат, який широко використовується для боротьби з вірусними інфекціями та лікування ряду інших захворювань, включаючи злоякісні пухлини. Інтерферон виробляється в клітинах тварин і людини, але має виражену видоспецифичностью. Ю. А. Овчинников та В. Г. Дебабов з співробітниками отримали мікроорганізми, ефективно синтезують інтерферони людини.

Цим дослідникам вдалося сконструювати рекомбінантні плазміди, які обумовлюють синтез інтерферону людини в Є. coli. Очищений з клітин бактерій інтерферон за своїми фізико-хімічними та біологічними властивостями виявився близький інтерферону, що знаходиться в крові донорів. За рахунок введення в векторну плазміду сигнальних послідовностей, що ініціюють синтез іРНК і білка, вдалося отримати бактерії, здатні синтезувати до 5 мг інтерферону а розрахунку на 1 л суспензії бактерій. Це в 5000 разів більше, ніж міститься в 1 л крові донорів. Заміна Є. coli на мікроби деяких інших видів дозволяє ще більше збільшити продуктивність такої «фабрики інтерферону».

У 1980 р. Ітакура створив перший синтезатор генів. Незабаром після цього компанія «Біо-Лоджікалс» (Торонто) випустила прилад, сконструйований Огілві в Університеті Макгілла в Монреалі; прилад був здатний протягом 6 год синтезувати 12-членний олігонуклеотиди із заданою послідовністю. У 1981 р. Худ, винахідник білкового мікроаналізатора, створив інший автомат, що випускається фірмою «Генетик інстраментс».

Компанія «Біо-Лоджікалс» мала намір до кінця 1982 р. випустити дві моделі синтезаторів олігонуклеотидів-одну напівавтоматичну, а другу в комплексі з комп'ютером. У 1982 р. ціна цих приладів на американському ринку становила 36000-39500 дол [2].

До відкриттів пов'язаних з досягненнями генної інженерії потрібно додати те, що величезний генетичний «креслення» багатоклітинного істоти прорахований повністю. Я думаю це можна назвати досягненням минулого століття.

Після восьми років роботи багатьох дослідницьких груп вдалося точно визначити 97 мільйонів пар нуклеотидів і їх місцезнаходження в спіралі ДНК, що зберігає повну спадкову інформацію мікроскопічного черв'ячка Сaenorhabditis elegans довжиною близько міліметра Хоча це дуже маленький хробак, швидше черв'ячок, з нього без жодного перебільшення починається нова ера в біології. Геном цієї нематоди складається з 97 мільйонів пар нуклеотидів ДНК, округлено 0,1 мільярда пар. Геном людини, відповідно до більшості оцінок, - 3 мільярди нуклеотидних пар. Різниця в 30 разів. Однак саме ця робота, про яку йде мова, остаточно переконала навіть найзатятіших скептиків, що розшифровка будови всього геному людини не тільки можлива, а й досяжна в найближчі роки.

У лабораторіях світу повним ходом іде розшифровка геному людини. Ця міжнародна програма була розпочата в 1989 році, тоді ж завдяки ініціативі та енергії видатного біолога, нині покійного академіка А. А. Баєва, до програми підключилася і Росія. У лютому цього року в Чорноголовка під Москвою пройшла конференція "Геном людини-99", присвячена десятиріччю початку цих робіт і пам'яті їх ініціатора, що керував російською частиною програми перші п'ять років. Зараз в різних країнах світу, в лабораторіях, що поділили між собою "фронт робіт" (всього треба прочитати близько трьох мільярдів пар нуклеотидів), щодня розшифровується більше мільйона нуклеотидних пар, причому темп робіт всі прискорюється. [6]

Розшифровка, або, як говорять біологи, секвенування, геному C. elegans була здійснена за спільним проектом двома дослідницькими групами: з Центру геномного секвенування Вашингтонського університету (США) і Сенгеровского центру (Кембридж, Англія). У журналі "Science" від 11 грудня 1998 року опублікована серія статей, що детально розповідає про цю воістину грандіозною роботі.

Природно, розшифрувати геном таких гігантських розмірів, як у названої нематоди (нагадаю: 97 мільйонів пар нуклеотидів ДНК), неможливо без величезної підготовчої роботи. Її в основному завершили до 1989 року. Перш за все була побудована фізична карта всього геному нематоди. Фізична карта являє собою невеликі ділянки ДНК відомої структури (маркери), розташовані на певних відстанях один від одного.

І ось з 1990 року почалося саме секвенування. Його темп становив у 1992 році 1 мільйон пар нуклеотидів в рік. Якщо б такий темп зберігся, на розшифровку усього генома знадобилося б майже 100 років! Прискорити роботи вдалося найпростішим способом - число дослідників у кожному центрі зросла приблизно до 100. У міру того, як розкривалася нуклеотидна послідовність ДНК