Ты уходишь от погонь
Сквозь кордоны, сквозь огонь
Свет в глазах, рычаг в ладонь
Но цель твоя – химера. »

Предположим, что это не фрагмент песни известной группы, а иносказательный девиз молекулярных биотехнологов. Рассмотрим и прокомментируем его подробнее.

“Ты уходишь от погонь
Сквозь кордоны, сквозь огонь”

Это означает, что необходимо преодолеть иммунную защиту организма, не убив его при этом. Опишите основные механизмы иммунитета против чужеродных белков и способы защиты от иммунной системы генно-инженерного белка. (5 баллов)

Иммунитет против белков.

Основной механизм защиты организма – выработка антител к чужеродному белку. Белок связывается в комплексы и далее лизируется.

Механизм запуска выработки антител (упрощённый):

1) Поглощение белка макрофагом и В-лимфоцитом;

2) Активация макрофагом покоящихся хелперных клеток (Т-лимфоциты);

3) Размножение активированных хелперных клеток;

4) Образование комплекса активированной хелперной клетки и В-лимфоцита (поглотившего белок);

5) Созревание В-лимфоцитов, превращение их в плазматические клетки и выработка антител.

Второй механизм – неспецифическое расщепление белка протеазами, присутствующими в крови.

Защита от него.

Как правило, защита состоит в маскировке чужеродного белка, что препятствует запуску механизма наработки антител.

Это может быть:

1) ПЭГ-илирование белка (химическое присоединение одной или нескольких молекул полиэтиленгликоля);

2) Создание химер, белков почти полностью идентичных белкам организма;

3) Укорачивание чужеродного белка до предельно необходимого минимума. К малым молекулам антитела формируются плохо.

Второй способ защиты – применение иммунодепрессантов.

“Свет в глазах, рычаг в ладонь”

Опишите технику получения простых и сложных белков, начиная от выделения нужного гена и заканчивая селекцией культуры. (3 балла)

Вкратце схема такова:

· Секвенируем ДНК и находим фрагмент, отвечающий за синтез необходимого белка.

· Размножаем нужный фрагмент методом ПЦР и выделяем его.

· Действием рестриктаз и лигаз вставляем ген в плазмиду. (Методик много, конкретные примеры – это хорошо, но не обязательно).

· Обеспечиваем проникновение плазмиды в клетку (разными способами, от введения с помощью вируса, до электропорации). В задаче принимались любые разумные способы введения.

· Высеваем культуру на селективные среды. Как правило, среды содержат антибиотики, которые убивают немодифицированные клетки (возможны и иные схемы селекции, например с красителями).

“Но цель твоя – химера.”

Кто такая химера? (0,5 балла).

Мифическое существо с телом козы, головой льва и хвостом дракона (или змеи). Ключевой смысл – в самом вопросе КТО ТАКАЯ ХИМЕРА. Подразумевается не вид животных или организмов, а именно конкретное существо.

Что такое химера в понятиях рекомбинантного белка? (0,5 балла).

Белок, содержащий естественные или искусственные скомбинированные фрагменты природного происхождения. Обязательное условие – наличие значительного фрагмента идентичного исходному белку организма. Должен производиться системами биосинтеза.

Являются ли химерами следующие структуры (по 0,5 балла):

Свиной инсулин (для человека) – Да. Почти полная идентичность, различие – 1 аминокислота;

Конъюгат антитела и квантовой точки. Нет. Химера – естественное образование, не продукт химического синтеза;

Генно-инженерный белок с Hys-тагом Да. Полная идентичность структуры плюс довесок нескольких аминокислот;

Пэгилированный белок – Нет. Искусственное образование;

Мутантные белки с заменой буквы в ДНК - Да. Почти полная идентичность (различие в 1 аминокислоту);

Мутантные белки сдвигом рамки считывания ДНК. - Нет. Сдвиг рамки означает синтез совершенно иной белковой структуры. Исключение – сдвиг на целый кодон;

Белки с изотопно-меченными аминокислотами. - Да. Структуры идентичны, а изотопы организм различает плохо и биосинтез идёт (хотя многие аспекты из-за изотопного эффекта различны);

Гликопротеины – Да, могут являться в зависимости от структуры.