Kichik plazmidalar, bakteriofaglar va kasmidalardan yot genlarni klonlashda vektor sifatida foydalanish

1.1 Gen injenerligi texnologiyasi asosida yangi gibridlar olish.
Genetik injeneriya bo’yicha ilmiy ishlar 1930-yillari o’tkazila boshlangan edi. 1934-yili N.P. Dubinin drozofilla pashshasini nurlantirib undan 3 juft va 5 juft xromosomasi bo’lgan pashshalarni oldi. Drozofillada normada 4 juft xromosoma bo’ladi. Hozirgi paytda ko’zlangan maqsadga ko’ra genetik injeneriya muammolarini quyidagi bosqichlarda o’rganish mumkin: gen, hujayra, organizm va populyatsiya.
Genetik injeneriya yordamida nukleotidlar tartibi o’zgargan DNK molekulasi hosil qilinadi va uni ishlab turgan hujayra genomiga o’tkaziladi va shu bilan yangi irsiy belgili hujayralar olinadi. Gen injeneriyasi hozirgi kunda organizmlar irsiyatini o’zlashtirishning eng qulay usullaridan biri bo’lib qoldi. Amerikalik olimlar K.Merril, M.Teyer va D.Petrichchelilar 1971-yili ichak bakteriyasini xromosomasidan lyambda bakteriofagi yordamida sun’iy o’stirilayotgan odam hujayrasiga galaktoza – 6 fosfaturidil – tranferaza fermentining hosil bo’lishini boshqarib turuvchi genni ko’chirib o’tkazdilar. Ma’lumki, ferment odamda yetishmasa galaktozemiya irsiy kasalligi paydo bo’ladi. Tajriba sun’iy o’stirilgan odam hujayrasida o’tkazilgan bo’lsada, molekulyar irsiy kasalliklarni davolashda muhim ahamiyatga ega. Gen injeneriyasi bo’yicha mo’ljallangan maqsadga erishishi quyidagi asosiy masalarning qanday yechilishiga bog’liq.

1. 
   Har xil organizmdan olingan DNK molekulasini mayda bo’laklarga (genlarga) ajratish;
   
2. 
   Gen ichidan keraklisini topib, shu genni topib yuruvchiga (vektorga) birlashtirish;
   
3. 
   DNK sida kerakli gen bo’lgan vektorni hujayraga kirgizish;
   
4. 
   Ko’pgina hujayralar orasidan ko’chirib o’tkazilgan genni olgan resipient hujayralarni ajratish (3-rasm).
   

Birinchi masala endonukleaza, transferaza va megaza fermentlari topilgandan keyin hal etildi.
Ikkinchi masalani yechishda vektor sifatida plazmidalar DNK sidan foydalaniladi. Ca tuzlari ta’sirida vektorni qabul qiluvchi hujayralar membranasining o’tkazuvchanligi oshar ekan. Shuning uchun kerakli geni bor vektor osongina hujayraga kiradi.
To’rtinchisi esa genetik va biokimyoviy usullardan foydalanib, kerakli geni bo’lgan hujayralarni (klon) ajratib olish bilan hal etildi.
Genetik injeneriyasi odamda 3 ta bosqichda olib boriladi:

1. 
   Kerakli genni ajratish yoki uni sintez qilish;
   
2. 
   Shu kerakli geni bo’lgan DNK ni ko’chiruvchi (vektor) DNK siga ulash;
   
3. 
   Kerakli gen ulangan vektor DNK sini hujayraga yoki organizmga o’tkazish.
   

Ko’zlangan maqsadga ko’ra kerakli genni hujayradan ajratib olish yoki uni sun’iy sintez qilish mumkin. Birinchi bo’lib, 1969-yilda Amerikalik olimlar Shapiro va Bakvit ichak bakteriyasidan laktoza genini ajratib oldilar. Bu genni ajratishda lyambda bakteriofagidan foydalanildi. Lyambda bakteriofagi ichak bakteriyasidan laktoza genini o’ziga birlashtirib oladi. Shundan keyin laktoza geni bo’lgan ushbu bakteriofagi maxsus fermentlar yordamida toza holda laktoza genini ajratib oldilar va uni ko’chiruvchiga (vektorga) birlashtirdilar.
Nuklein kislotalarning xususiyatlarini bilish, ularni sun’iy sintez qilish mumkinligini ko’rsatdi. A. Korenberg va M. Julian birinchi bo’lib sun’iy genni sintez qildilar. Sun’iy genni hosil qilishda uzilgan DNK bo’laklarini birlashtiruvchi maxsus ferment – polinukleotid ligazadan foydalandilar. Bu ferment hujayrada DNK, ATF, qaynatilgan ichak bakteriyalari aralashmasi, magniy ionlari va ferment nikotinamidadenidinukleotid (NAD) bo’lgandagina o’z vazifasini bajarar ekan.
G. Korono va uning hamkasblari 1960-1968-yillarda uncha uzun bo’lmagan DNK molekulasini kimyoviy usulda hosil qilish mumkinligini aniqlab, shu usul yordamida alanin t – RNK genini va keyinchalik (1975-1976-yillari) esa, hujayrada to’liq ishlay oladigan tirozin t-RNK genini sintez qildilar. Genlarni sun’iy hosil qilish usullarining yaratilishi irsiy kasalliklari bo’lgan kishilarda shu kasallikni keltirib chiqaruvchi mutant genni sog’lom gen bilan almashtirish imkoniyatini tug’dirdi. Ammo odamlarda genomning murakkabligi tufayli, hozirgi kunda, uning genomidan faqatgina ko’p takrorlanuvchi genlargina ajratish mumkin bo’lmoqda.
Gen injeneriyasida hujayradan ajratib olingan kerakli gen ko’chirib o’tkazuvchi DNK siga, ya’ni, vektor DNK siga ulanadi. Odamda lyambda bakteriofagi hayvonlarning ayrim onkogen viruslari, bakteriyalarning plazmidasi va episomalari vektor sifatida ishlatiladi.
Restriktaza fermentlari yordamida plazmida DNK zanjiri bir-biridan ajratilib, uning yakka DNK ipi mayda bo’laklarga bo’linadi. Restriktaza fermentlarining 500 dan ortiq xili bo’lib, har birining DNK molekulasida o’zining ta’sir ko’rsatadigan ya’ni uzadigan joyi bor. Shular ichida eng ko’p ishlatiladigani restriktaza Eco RI. Bu restriktazani ishlatilishining qulayligi shundaki, u DNK molekulasining faqat ma’lum bir joyini, ya’ni aniqrog’i adenin va timin orasidagi bog’ni uzadi, natijada, yakka ipli DNK ning boshqa DNK bo’lagi bilan birlashadigan mayda bo’laklari paydo bo’ladi va bu bo’laklarda nukleotidlarning joylashishi bittasida faqat adeninli asosdan boshlansa, ikkinchisi faqat timindan boshlanadi. Boshqa DNK bo’lagini o’ziga osongina birlashtiradigan DNK bo’lagi va ajratilgan, ya’ni kerakli genni, shu genni ko’chiruvchi DNK siga ulaydi. Natijada har xil DNK li (ximer) plazmida hosil bo’ladi. Ular endi shunday plazmidalarni o’ziga qabul qiluvchi hujayralari (resipientlari) bo’lgan sovuq holdagi Cacl₂ eritmasiga tushuriladi.
Agar eritmani tezlik bilan qizdirilsa, hujayralar po’stining hujayra uchun begona bo’lgan moddalarni kiritmaslik xususiyati yo’qoladi. Shuning uchun har xil DNK si bo’lgan plazmida bakteriya hujayrasiga osongina kirib, uning DNK siga birlashib oladi. Shu bakteriya hujayrasi bo’lganda undan hosil bo’lgan yangi hujayralar oldingilariga o’xshash bo’lmaydi (1-jadval).