Развитие молекулярного генетического учения с восьмидесятых годов прошлого столетия в основном основывается на совершенствовании и разработке методик анализа и манипулирования ДНК. Так называемая генетическая инженерия во многих областях получила практическое применение. К примеру, были созданы новые методики лечения и диагностики болезней, и появились возможности проведения направленных изменений некоторых свойств живых организмов. Так как абсолютно исключить биологические риски не представляется возможным, при применении методик генной инженерии нужен осторожный подход. Рассмотрим методы, которые имеют перспективу применения в генетических исследованиях.

Эндонуклеазы рестрикции

Многие методики в генетической инженерии предусматривают выделение отдельных фрагментов ДНК и дальнейшее их соединение с иными фрагментами, чтобы удалось получить новые комбинации генов. С этой целью применяются фрагменты, которые специфическим способом разрезаются и снова сшиваются в молекулы ДНК. Самой важной группой ферментов считаются эндонуклеазы. Они способствуют ускорению специфического расщепления двунитевой ДНК.

Известно большое количество таких ферментов разных видов. Чтобы их обозначать, ученые применяют сокращенные наименования микроскопических организмов, являющихся продуцентами. В виде примера разберем EcoRI – это эндонуклеаза, полученная из Escherichia coli. Как и многие другие ферменты, данное соединение способствует расщеплению молекулы ДНК, согласно палиндромному алгоритму, то есть, по короткому сегменту ДНК, где обе цепи при считывании обладают одинаковой последовательностью.

Таким образом, Escherichia coli обеспечивает расщепление фосфодиэфирных соединений обеих цепочек. В результате образуются комплементарные концы ААТТ, удерживающиеся вместе посредством спаривания их оснований. Однако их можно с легкостью отделять друг от друга за счет постепенного нагревания. В случае охлаждения концы снова гибридизуются в прежней ориентации. Те места, где произошло расщепление, соединяются при помощи лигазы ДНК.

Клонирование ДНК

Как правило, присутствие в клетке некого сегмента ДНК, к примеру, самостоятельного гена, является незначительным. В связи с этим для экспериментальных исследований с ДНК фрагментами их нужно копировать неоднократно. В классическом методе клонирования данных фрагментов применяется способность микроскопических клеток впитывать и реплицировать кольцевые короткие молекулы ДНК, которые также известны как плазмиды. Вначале копируемая часть ДНК вырезается из исходной цепочки путем рестриктазы.

После этого концы линейной молекулы сшиваются ковалентным путем посредством лигазы с формированием новой плазмиды – рекомбинантной. В случае обработке большого числа клеток отдельные из них поглощают рекомбинантную плазмиду – таким образом наблюдается трансформация ДНК, которая подключается в плазмиду вместе с родным геном.