Ферменты – инструменты генетической инженерии

Успехи фундаментальных исследований в области структурной и функциональной молекулярной биологии и генетики создали надежный базис для развития моделирования природных процессов в условиях in vitro. В условиях in vivo инструментами молекулярного манипулирования являются ферменты. Технология рекомбинантной ДНК потому и называется технологией или генетической инженерией, что использует инструменты, обеспечивающие реализацию генетических процессов в природе. Никакие, даже самые мелкие микрохирургические инструменты не помогут при работе с макромолекулами ДНК и РНК. В роли "скальпеля", "ножниц" и "ниток для сшивания" выступают ферменты. Только они могут найти определенные последовательности нуклеотидов, "разрезать" молекулу или, наоборот, "заштопать" дырку в цепи ДНК. Эти ферменты созданы природой для живой клетки, в которой они выполняют работу по репликации ДНК при делении клетки, репарации, в процессах считывания и переноса генетической информации из клетки в клетку или в пределах клетки. Задача генного инженера или молекулярного биотехнолога - подобрать фермент, который выполнил бы поставленные задачи, то есть смог бы работать с определенным участком ДНК.

Следует отметить, что ферменты, применяемые в генетической инженерии, лишены видовой специфичности, поэтому экспериментатор может сочетать в единое целое фрагменты ДНК любого происхождения в избранной им последовательности. Это позволяет преодолевать установленные природой видовые барьеры и осуществлять межвидовое скрещивание.

Ферменты, применяемые при конструировании рекомбинантных ДНК, можно объединить в несколько групп:

- ферменты, с помощью которых получают фрагменты ДНК (эндонуклеазы рестрикции или рестрицирующие эндонуклеазы);

- ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК (полимеразы) или РНК (обратные транскриптазы);

- ферменты, соединяющие фрагменты ДНК (лигазы);

- ферменты, позволяющие осуществить изменение структуры концов фрагментов ДНК.