Обернена генетика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

У зв'язку з накопиченням величезної кількості інформації про послідовності генів, в даний час, для виявлення функцій генів, часто використовують методи зворотнї генетики. Дослідники маніпулюють послідовностями генів, змінюючи або вимикаючи той чи інший ген, і аналізують, до яких змін це призводить. Це шлях зворотної генетики: від гена до ознаки/фенотипом. Пряма і зворотна генетика – не взаємовиключні підходи, а доповнюють один одного у вивченні функції гена.

Основні методи зворотного генетики[ред.ред. код]

Заміщення гена/дизрупция гена шляхом гомологічної рекомбінації[ред.ред. код]

Цілеспрямована зміна послідовності гена та дослідження наслідків таких змін. У бактерій, тварин, дріжджів для цієї мети використовують трансформацію клітин, засновану на гомологічної рекомбінації. Однак у рослин гомологичная рекомбінація практично нездійсненна, що пояснюється особливостями системи рекомбінації у рослин. При трансформації рослин екзогенна ДНК вбудовується в ділянку ДНК господаря випадковим чином, а вбудовування по гомології відбувається дуже рідко.

Однак, існує виняток з цього правила – гаплоїдний мох Physcomitrella patens, у якого частота гомологічної рекомбінації досягає 100%. Так як мохи характеризуються спільними з іншими вищими рослинами типами гормонів, механізмами відповіді на стрес і дія світла, особливостями диференціювання клітин і т. д., цей мох виявився дуже зручним модельним об'єктом для вивчення базових процесів біології рослин.

РНК-інтерференція/генний сайленсинг[ред.ред. код]

Використання малих РНК для регуляції активності генів. Цей механізм являє собою природний механізм регуляції активності генів, опосередкований малими двуцепочечными РНК, послідовності яких комплементарны послідовності гена, активність якого вони регулюють. Мала двуцепочечная РНК, що утворюється або в результаті експресії в клітці, або екзогенна двуцепочечная РНК, наприклад представляє собою генетичний матеріал різних вірусів рослин, взаємодіє в клітці з цілим комплексом білків, що беруть участь у її процесінгу.

У результаті формується комплекс малої РНК з білками-рибонуклеазами (RISC – RNA-induced silencing complex). Цей комплекс здійснює пригнічення транскрипції гена-мішені (гена, що містить послідовності, комплементраные малої РНК) або за рахунок розрізання транскрипту, або за рахунок репресії трансляції. Такі існуючі в природі механізми використовують для пригнічення транскрипції гена-інтересу. Рослини трансформують конструкцією, яка містить фрагменти гена-мішені у прямій та оберненій орієнтації. Внаслідок експресії такої конструкції утворюється формує шпильки двуцепочечная РНК, яка взаємодіє з білками в клітці, зазнає процесинг і разом з білками утворює комплекс RISC, пригнічує експресію гена-мішені.

Т-ДНК-инсерционный мутагенез/T-DNA tagging[ред.ред. код]

Для Т-ДНК-інсерційного мутагенезу використовують різні варіанти агробактериальных векторів, отриманих на основі Ti-плазміди Agrobacterium tume - faciens, в залежності від завдань досліджень. У найбільш поширеному варіанті Т-ДНК-инсерционный мутагенез використовують для одержання рецесивних мутацій. В цьому випадку для трансформації використовують вектора, область Т-ДНК яких містить лише селективний маркер, необхідний для скринінгу трансформантів.

При трансформації рослин Т-ДНК вбудовується випадковим чином в геном рослини і, як правило, викликає порушення роботи гена і призводить до втрати виконуваної ним функції. Іншим варіантом векторів, використовуваних для Т-ДНК мутагенза, є активаторные конструкції, область Т-ДНК, який містить регуляторні елементи (наприклад, энхасеры). Вбудовування такого регуляторного елемента поряд з послідовністю гена призводить до активації експресії цього гена або зміни патерну його експресії. Третій тип векторів, використовуваних для Т-ДНК мутагенезу, використовують для пошуку регуляторних елементів у рослин. У цьому випадку вбудована Т-ДНК містить репортерный ген. Якщо в результаті вбудовування в геном рослини ділянка Т-ДНК, що містить репортерный ген, що потрапляє в зону дії регулятора транскрипції, то експресія репортерного активується.

TILLING (Target Induced Local Leisons IN Genomes[ред.ред. код]

Дозволяє ідентифікувати точкові мутації в генах з відомою послідовністю.

Література[ред.ред. код]

Лутова Л. А. Генетика розвитку рослин: для біологічних спеціальностей університетів / Л. А. Лутова, Т. А. Єжова, В. О. Додуева, М. А. Осипова; ред. Ц. Р. Інге-Вечтомов. - 2-е вид. перероб. і доп. - СПб.:Вид-во М-Л,2010. - 432с.