Генетическая инженерия прокариот

Клетки бактерий нашли широкое применение в биотехнологии. Методы генетической инженерии наиболее детально разработаны для микроорганизмов. В связи с этим появилась возможность более эффективно применять их многие полезные свойства. Используя генно-инженерные методы, можно конструировать микробные клетки, способные синтезировать продукты растительного и животного происхождения, имеющие большое значение для медицины и промышленности. Стало возможным превращать бактерии в своеобразные биологические «фабрики» по производству белковых препаратов, различных химических соединений, аминокислот и т. д.

Бактерии можно использовать как «фабрики» для синтеза белков и новых продуктов, изменяя метаболизм бактериальных клеток введением в них чужеродных генов или модификацией уже существующих; создавать рекомбинантные микроорганизмы, способные синтезировать самые разнообразные низкомолекулярные соединения: аскорбиновую кислоту, краситель индиго, аминокислоты, моноклональные антитела.

В современной биотехнологии широко используют трансгенные микроорганизмы, продуцирующие лекарственные препараты: антибиотики, гормоны, ферменты, витамины; различные препараты для диагностики наследственных и инфекционных заболеваний (например, ВИЧ, вирусного гепатита и др.); для производства незаменимых аминокислот, биодобавок, биополимеров (например, микробиологический синтез каучука), для биодеградации ксенобиотиков.

С помощью трансгенных бактерий можно получать различного рода вакцины:

• — субъединичные вакцины, содержащие отдельные компоненты патогенного организма; для их разработки используют технологии рекомбинантных ДНК;
• — аттенуированные вакцины, содержащие непатогенные микроорганизмы, синтезирующие антигенные детерминанты определенного патогенного организма, либо штаммы патогенных микроорганизмов, у которых модифицированы или удалены гены вирулентности;
• — «векторные вакцины», получаемые в большом количестве путем встраивания генов или их сегментов, кодирующих основные антигенные детерминанты патогенных организмов, в экспрессионные векторы. Продукт используют как вакцину.

Бактериальные клетки применяют также для клонирования необходимых для встраивания генов, проведения фундаментальных исследований и других целей.

В настоящее время бактерия Е. coli — самая изученная клетка из всех существующих. У большинства наиболее полно изученных фагов клеткой-хозяином является также Е. coli.