Hujayra va gen ingenerligi

DNK restriksiyasi
DNK ni restriksiyasi spesifik fermentlar –restriktazalar yordamida olib boriladi. Endonukleazalar bakteriyalardan ajratib olingan bo’lib, bakteriya hujayrasini begona (virus) DNK dan himoya qiladi.
Restriktazalar DNK polinukleotid zanjiridagi ichki nukleotidlararo (fosfodiefir) bog’larni uzadi. Birinchi bo’lib restriktazalarni bakteriofag bilan zararlangan ichak tayoqchasi (E.coli) hujayralarida aniqlangan. Bunda shuni aniqladiki, faglarni avlodlari ya’ni ikki xil bakteriyalarni shtammlari o’stirilganda, hujayralarda qarama-qarshi shtammlarni ko’paytirishini intensivligi turlichadir.
C shtammida o’stirilgan fag K₁₂ shtammini bakteriya hujayralarida yomon ko’paydi. Bakteriofagning o’sishini chegaralanishi (restriksiyasi), uning DNK sining endonukleaza ta’siridagi degradatsiyasiga bog’liq ekan. Hujayraning o’zining DNK si restriktazalardan shtammspesifik modifikatsiyasi bilan himoya qilingan – ya’ni nukleotidlarni DNK metilaza fermenti metillanadi. Metillanish 6-metil-adenin va 5-metilsitozinlar ishtirokida olib boriladi.
Shunday qilib, bakteriya hujayralaridagi ikki ferment (restriktazalar va DNK-metilazalar) uning DNK sini kompleks himoya qilishni ta’minlaydi. Bu sistemadagi restriksiya-modifikatsiya (R-M-sistema), ehtimol, bakteriyalarning xilma-xil turlari va shtammlarini orasidagi chatishtirishni va shuningdek turlarni evolutsiyasini saqlashni ta’minlaydi.
Genetic injeneriyada restriktazalar DNK molekulasida rekombinat genomlar barpo etishda qo’llaniladi. D.Natans va G.Smit (1962) tomonidan restriktazalar ochilgan va 1973-yili Smit va Natanslar restriktazalarni nomenklaturasini taklif etishdi va quyidagi punktlarni o’z ichiga oladi:

1. 
   restriktazalarni nomlanishi quyidagilarga asoslangan, ya’ni xo’jayin mikroorganizmlarning avlod va turlariga, R-M-sistemaning saqlanishiga, bunda avlodning bosh harfiga turning ikki harfi qo’shiladi: masalan: Escherichia coli-Eco; Haemophilus inluenzae-Hin; (R-restriktaza)
   
2. 
   avlod-turni nomlanishi, shtammlarni belgilash uchun zarurdir: EcoB yoki serotip-Hind;
   
3. 
   turli xil R-M sistemalar: bir turdagi bakteriyalarga taalluqli bo’lsa, unda rim raqami bilan belgilanadi: HindI, HindII, HindIII;
   
4. 
   agarda R-M sistema genomning plazmidalarida joylashgan bo’lsa, unda avlod tur nomiga plazmidning simvoli qo’shiladi: Eco RI.
   

Restriktazalarni klassifikatsiyalash uchun uning DNK ga ta’siri harakteri hisoblanadi va kofaktorlarga bog’liqdir. Hozirgi vaqtda restriktazalarni 1000 dan ortig’i mavjud bo’lib, 3 sinfga (tipga) bo’linadi.
I-Sinf restriktazalar-uchta bir xil bo’lmagan subbirlikdan tashkil topgan bo’lib, molekulyar massasi 135, 60 va 50 kDa (@,β va ɣ) hamda epimolekula massasi 500 kDa ga yaqin. Bu retriktazalar metillanmaydigan ikki zanjirli DNK uchun spesifikdir va kofaktor sifatida S-adenozilmetioninni (metillanish reaksiyasida metil guruh donor) ATF va Mg²⁺talab etadi. I-sinf restriktazaning subbirliklari turli funksiyalarni bajaradi: @-subbirliklar DNK ni parchalashda ishtirok etadi, β-subbirliklar DNK ni metillaydi; ɣ-subbirliklar DNK dagi nukleotidlarni spesifik ketma-ketligini bilish (aniqlash) da ishtirok etadi.
II-sinf restriktazalar-bir turning ikkita subbirligidan tashkil topgan, epimolekula massasi 100 kDa ga yaqin va nukleaza aktivligini amalga oshirish uchun faqat Mg²⁺ioniga muhtoj (metilaza fermenti bu sistemada mustaqil ferment funksiyasini bajaradi).
Bu sinfga kiruvchi restriktazalar DNK dagi 4-8 nukleotidlarning ketma-ketligini bilishi mumkin, qaysiki tarkibida palindromlarni saqlagan. Ular DNK ni ikkala zanjiridagi fosfodiefir bog’larni gidrolizlaydi, uzilish palindrom zonasida beradi. Birinchi holatda ,,to’mtoq oxiri’’ hosil bo’ladi. Genetik injeneriya sohasida Rossiya Fanlar Akademiyasining akademigi A.A.Bayev juda kata tadqiqot ishlarini olib borgan, ya’ni genetik injeneriya bu in vitro sharoitida funksional aktiv genlarni konstruksiyalashdan iboratdir (rekombinat DNK) yoki sun’iy genetic programmani tashkil etishdan iboratdir.
Gen injenerligi 1972-yillardan paydo bo’lgan. Shu yillarda P.Berg va xodimlari birinchi bo’lib rekombinat DNK olganlar, olingan DNK SV 40 virusning va dVal bakteriofagnikidan tashkil topgan.
Genetic injeneriya sohasining kashf etilishi molekulyar biologiyada kata ahamiyat kasb etdi.
Rekombinet DNK olish metodi genlarning struktura va funksiyasi hamda ularning ekspressiya mahsulotlarini (RNK va oqsillar) tekshirish uchun qulaydir.
Hozirgi vaqtda quyidagi metodlar qo’llaniladi:

• 
  DNK ni parchalash (restriksiya); genlarni ajratib olish va genlar bilan ishlash uchun;
  
• 
  Nuklein kislotalarni gibridizatsiyalash; DNK va RNK spesifik ketma-ketligini, bir-biri bilan komplementar prinsiplar asosida bog’lanishni aniqlash; shuningdek turli genetik elementlarni joylashtirish; DNK ni in vitro amplifikatsiyalash uchun zanjirli polimerazali reaksiyalarda qo’llaniladi.
  
• 
  DNK ni klonlash: DNK fragmentlarini kiritish yo’li bilan olib boriladi yoki ularning tez replikatsiyalovchi genetic elementlari (plazmidalar yoki viruslar) kiritilib, eukariotlar, zamburug’lar, bakteriya hujayralarida ko’paytirishga imkoniyat yaratadi;
  
• 
  Nukleotid ketma-ketligini aniqlash (senvinirlash): klonlashtirilgan DNK fragmentida, genlarni strukturasini, oqsillarning aminokislotalarini ketma0ketligini aniqlash mumkin:
  
• 
  Polinukleotidlarning fermentativ sintezi: genlarni maqsadga muvofiq modifikatsiyalashda qo’llaniladi.
  

Gen injenerligini rivojlanishida qator fermentlarning ochilishining ahamiyati kattadir. Ayniqsa restriksiya fermentlarining ahamiyati juda muhimdir.