Genetik muhandislik usullari

Genetik muhandislik usullari hayvonlar va oʻsimliklar genomini modifikatsiya qilish imkoniyatini beradi. Bugungi kunda maʼlum bir gendagi aniq bir nukleotidlar juftligidan tortib, butun boshli genlargacha boʻlgan turli darajalarda DNK molekulasini kiritish, oʻchirish va oʻzgartirishga qaratilgan maxsus uslublar ishlab chiqilgan. Genetik jihatdan oʻzgartirilgan organizm (GMO) yaratilishidan avval bir qator ketma-ket bosqichlar bajariladi. Dastlab genetik muhandislar kiritilishi, oʻzgartirilishi yoki oʻchirilishi lozim boʻlgan genni tanlab oladi. Shundan soʻng, ushbu gen ajratib olinadi va boshqa genetik elementlar bilan birga muvofiq keluvchi vektor tarkibiga birlashtiriladi. Mazkur vektor genni xoʻjayin organizm genomiga oʻtkazish uchun xizmat qiladi va natijada transgen yoki tahrirlangan organizm vujudga keladi.

Organizmlarni genetik modifikatsiya qilish qobiliyati genlarning funksiyasi va ularni boshqarish ustida olib borilgan koʻp yillik tadqiqotlar hamda kashfiyotlar mahsulidir. Bu boradagi eng muhim yutuqlar qatoriga restriksiya fermentlari va DNK-ligazalarning kashf qilinishi, shuningdek, polimeraza zanjir reaksiyasi hamda sekvenlash usullarining ishlab chiqilishini kiritish mumkin.

Kiritilgan genlar koʻpincha promotor va terminator sohalari, shuningdek, selektiv marker geni bilan birgalikda uzatiladi. Kiritilayotgan genning oʻzi ham samaraliroq namoyon boʻlishi uchun modifikatsiya qilinishi mumkin. Tayyor boʻlgan vektor xoʻjayin organizm genomiga joylashtiriladi. Hayvonlarda gen odatda embrional poya hujayralariga kiritilsa, oʻsimliklarda uni toʻliq rivojlangan oʻsimlik holatiga keltirib oʻstirish mumkin boʻlgan har qanday toʻqimaga kiritish imkoniyati mavjud.

Modifikatsiya qilingan organizmda genning genomga barqaror integratsiyalashuvi, irsiylanishi va namoyon boʻlishini taʼminlash uchun maxsus testlar oʻtkaziladi. Birinchi avlod bolalari geterozigota boʻlgani sababli, barqaror irsiylanish uchun zarur boʻlgan gomozigota holatini yaratish maqsadida ular oʻzaro chatishtiriladi. Gomozigotalik holati ikkinchi avlod namunalarida tasdiqlanishi shart.

Dastlabki usullarda genlar genomga tasodifiy ravishda kiritilgan boʻlsa, keyingi yutuqlar genlarni aniq belgilangan nuqtalarga yoʻnaltirish imkonini berdi. Bu esa kutilmagan nojoʻya taʼsirlarni kamaytirdi. Dastlabki texnikalar meganukleazalar va rux barmoqlari nukleazalariga tayangan edi. 2009-yildan boshlab amaliyotga joriy etish osonroq va aniqroq boʻlgan tizimlar ishlab chiqildi. Hozirgi kunda TALENs (transkripsiya aktivatoriga oʻxshash effektor nukleazalar) va CRISPR texnologiyasidan moslashtirilgan Cas9-guideRNA tizimi eng keng tarqalgan ikki usul hisoblanadi.

 Tarixi 
Genetik muhandislikning rivojlanishiga turli xil kashfiyotlar va ilmiy-texnik yutuqlar turtki boʻldi. Inson tomonidan genetik xususiyatlarni maqsadli oʻzgartirish jarayoni esa taxminan miloddan avvalgi 12 000-yillarda oʻsimlik va hayvonlarni tanlab koʻpaytirish orqali xonakilashtirishdan boshlangan.

 Maqsadli genlarni tanlash 
Genetik muhandislikning birinchi bosqichi xoʻjayin organizmiga kiritilishi lozim boʻlgan maqsadli gen yoki genlarni aniqlashdan iborat. Bu jarayon yakuniy organizmdan kutilayotgan maqsadga qarab belgilanadi. Baʼzi hollarda faqat bir yoki ikkita genga taʼsir oʻtkazilsa, murakkabroq maqsadlar uchun koʻplab genlarni qamrab oluvchi butun boshli biosintez yoʻllari jalb qilinishi mumkin. Genlar va boshqa genetik maʼlumotlar topilgach, ular saqlash va modifikatsiya qilish uchun turli xil organizmlardan bakteriyalarga koʻchirib oʻtkaziladi. Natijada genetik jihatdan oʻzgartirilgan bakteriyalar hosil boʻladi. Bakteriyalar arzon, oʻstirish oson, klonlanish xususiyatiga ega, tez koʻpayadi, transformatsiya qilish nisbatan oson va −80 °C haroratda deyarli cheksiz muddatga saqlanishi mumkin. Gen ajratib olingach, u bakteriya ichida saqlanishi va tadqiqotlar uchun cheksiz manba boʻlib xizmat qilishi mumkin.

Potensial genlarni aniqlash uchun genetik skrining oʻtkaziladi, soʻngra eng munosib nomzodlarni belgilovchi boshqa testlar amalga oshiriladi. Oddiy skrining jarayoni DNKni kimyoviy moddalar yoki radiatsiya yordamida tasodifiy mutatsiyaga uchratish va keyin kerakli belgiga ega boʻlganlarini tanlab olishni oʻz ichiga oladi. Mutatsiya oʻtkazish amaliy jihatdan imkonsiz boʻlgan organizmlarda olimlar populyatsiya orasidan tabiiy mutatsiyalar natijasida oʻsha xususiyatga ega boʻlgan individlarni qidiradi. Fenotipga qarab unga mas’ul boʻlgan genni aniqlashga qaratilgan jarayonlar toʻgʻridan-toʻgʻri genetika deb ataladi. Shundan soʻng, fenotipning irsiylanishini maʼlum genetik belgilar bilan solishtirish orqali genning xaritasi tuzilishi kerak. Bir-biriga yaqin joylashgan genlar odatda birga irsiylanadi.

 Yana qarang 
 Mutagenez (molekulyar biologiya usuli)

 Manbalar 

Turkum:Genetik muhandislik