Жоспары:
1.Соматотропин гормоны туралы түсінік
2.Өсу гормонын өндірудің маңызы
Лекция мәтіні:
1.Инсулиннен кейін генинженерлік фармокология соматотропин деп аталатыи өсу гормонын бактериялық клеткада синтездеуді шындап қолға алды.
Адамдарда соматотропин гипофиздің алдыңғы бөлігінде синтезделеді, оның жетіспеушілігі гипофиздік ергежейлілікке әкеледі. Көп уақыт бойы соматотропинді өліктерден бөліп келді. Алайда, дамыған елдерде осындай жолмен бөлінген гормон гипофиздік ергежейлілікпен ауыратын адамдардың тек үштен біріне ғана жеткілікті болды. Бұдан басқа, өліктерден бөлінген гормонның қоспасы көп болғандықтан, препарат қабылдаған аурулардың30%-і гормонға қарсы антизаттар синтездейді, мұның өзі гормонның активтілігін жоққа шығарды. Гипофиздік материал баяу дамитын вируспен зақымданған деген де қауіп болды (гормон қабылдаған 4 адамның Крецфельдт-Яқоб ауруынан өлуіне байланысты), сондықтансоматотропин қабылдаған балаларды көп жылдар бойы бақылауға алуға тура келеді.
Ген инженериясының әдістері арқылы арнайы құрастырылған бактерия клеткаларында түзілген өсу гормонының айқын артықшылықтары бар: препараттарбиохимиялық тұрғыдан таза, инфекциялық вирустар жоқ және көп мөлшерде синтездеуге болады.
Швецияның «Каби витрум»фирмасы 1978 ж.«Генентек» компаниясымен ген инженериясының әдісіарқылы соматотропинді синтездей алатын бактерияштамын алу үшін келісімге қол қойды.Сегіз айдан соң «Генентек»фирмасыныңзерттеушілері — Дж. Геддель және т. б. соматотропинді синтездей алатын Е. СоІі К 12 штамын алды. Алайда, алынғансинтетикалықгормонның N — ұшында метиониннің қосымша қалдығы болды. 1980 ж. «Генентек»компаниясының зерттеушілеріқосымша метионині бар синтетикалық гормонныңбиологиялық активтілігі табиғи соматотропиннен кем түспейтін дәлелдерін FDА-га ұсынды.
1985 ж. соңынан бастап «Каби Витрум» компаниясы өсу гормонын сомтрем деген аталумен Стренгнестегі өзінің зауыттарының ферментерлерінде (әрқайсысының сыйымдылығы 1560 л) кең өңдірістік масштабта шығаруда. Мұнда, 7 сағат ішінде 1 л бактериялық культурадан алынған гормонның мелшері 60 өліктің гипофизінен алынғанға эквивалентті. Бұл гормонды қолдану нәтижесінде адам бойының жылдық өсуі 8—18 см тең болды. Ал, 1987 ж. «Эли Лилли» компаниясы рекомбинантты ДНҚ негізінде метионині жоқ яғни табиғи гормоннан айнымайтын өсу гормонын өндірістік негізде шығаруды бастады. Бұл, 191 амин қышқылынан тұратын синтетикалық гормон хуматроп деген коммерциялық аталуымен белгілі.
Қазіргі кезде Жапония, Канада, Англия және Францияда рекомбинантты соматотропинді бактериялық клетка арқылы өндірістік жағдайда өндіру кең жолға қойылған.
Рекомбинантты ДНҚ әдістерін пайдаланып, организм. өсуінің басқа факторларын (соматостатин, соматомедин т. б.) синтездеуге болады. Соматостатин генінің өнімін Е. СоІі клеткасына лак-оперонды қолданып, бөлу мүмкіндігін біз жоғарыда талқылаған болатынбыз. Адамда гипофиздің аденомсында акромегалия ауруы (жақ және жіліктердің шеміршек ұштарының сәйкессіз өсуі) дамиды. Аурудың себебі ретінде соматотропиннің мөлшерден тыс синтезделуінен болады. Міне, осындай ауруды рДНҚ негізінде алынған соматостатинмен емдеудің пайдасы өте зор.
Мал шаруашылығындағы ген инженериясының маңызды жетістіктерінің бірі болып ген-инженерлік соматотропинді зоотехнияда қолдану саналады. Бұл күрделі полифункциялық белок мал шаруашылығында екі бағытта қолдану алды: 1) малдың өсуін стимуляциялау үшін (соматогендік активтілік); 2) сүт бездерінің қызметін жақсарту үшін (лактогендік активтілік). Яғни соматотропин препараты малдың өсуін жеделдету және сауын сиырдың сүттілігін жоғарылату үшін қолданылады. Өсу гормонының соматогендік пен лактогендіктен басқа екі физиологиялық активтілігі бар: инсулиндік және диабеттік. Қазіргі кезде соматотропиннің рекомбинантты ДНҚ технологиясының мақсаты — өсу гормонының бар ғана активтілігінің биотехнологиялық өнімін алу. Мысалы, гормонның N — ұшының алғашқы 150 амин қышқылдарынан айырылған соматотропиннің туындылары алынды. Бұл туынды организмнің өсуін жеделдете алады, ал оның инсулиндік және диабеттік активтілігі байқалмайды. Гормонды соматогендік және лактогендік бөліктерге бөлу тәжірибелері де ойдағыдай өтті.
Әр түрлі текті соматотропиндер өздерінің бірінші құрылымы бойынша бір-біріне өте ұқсас, бірақ оларға түр ерекшелік тән. Басқаша айтқанда, сиырдың гормондық активтілігін күшейту үшін оған тек ірі қара малдан құрастырылған соматотропиннің рекомбинантты ДНҚ-сының өнімін ғана енгізу керек. Малдарға адам соматотропинін енгізу арқылы организмнің өсуіне физиологиялық әсер еткенімен, оның активтілігі күткен нәтижені бермейді.
Физиологиялық активті жетілген соматотропиннің молекулалық массасы — 22 кД және әр түрлі мал түрлерінде 190—195 амин қышқылдарынан құралған. Гормон, алдымен гипофизде прогормон түрінде синтезделеді. Ерекше протеазаның әсерінен прегормонның N — ұшынан 25 амин қышқылынан құралған, сигналдық тізбек деп аталынатын оның гидрофобтық ұшы ажырайды.Қалған полипептидтік тізбек жетілген соматотропинге сәйкес келеді.
Мал түліктерінде соматотропин генінің клонын алу азғана өзгеріспен адамның осындай генінің рДНҚ-сын алу үлгісіндей өтті (П. Баттери және т. б., 1986). Соматотропин геніне экзон-интрондық ұйымдастырылу тән болгандықтан және геннің бактерия клеткасындағы экспрессиясын алу үшін, иРНҚ негізінде кДНҚ көшірмелері алынды. Геддель әдістемесі бойынша генді Нае III рестрикциялық ферментімен үзіп, 531 н. ж. құралған ДНҚ тізбегін алды. Бұл бөлік сигналдық тізбегі жоқ жетілген гормонды ғана коделейді. Алайда, малдың басқа физиологиялық активті белоктарын жетілген полипептидтік тізбек арқылы тікелей микробиологиялық синтездеу мүмкін болғанымен, мұндай әдісті соматотропинді синтездеуде қолдану мүмкін емес, өйткені бактериялық тасығыш-белокты соматотропиннен айыру қиын (химерлі белокты — бактериялық белокты, белок-соматотропиннен метионин бойынша бромцианнан айыруға болмайды, өйткені соматотропиннің құрамында метионин қалдықтары бар) гормонның түререкшелік әсері бұзылуы мүмкін. Сондықтан қтДНҚ-ға, оның бактериялық клеткадағы жұмысын қамтамасыз ететін прокариоттық реттеуші элементтер жалғанады, бұл сонымен қатар соматотропин молекулаларын еркін мономерлі түрде алуға мүмкіндік береді.
Соматтотропин молекулаларын прегормон фирмасында алу да ыңғайлы. Ол үшін жетілген гормон генінің ұшына реттеуші элементтермен қатар белгілі тізбекті коделейтін синтетикалық тізбекті жалғайды. Синтетикалық тізбек Геддель Әдістемесі бойынша 84 н.ж. құралған және химиялық жолмен синтезделеді. Соматотропиннің немесе оның прегормон формасындағы генін Е. СоІі клеткасына енгізіп, зоотехния үшін аса пайдалы препараттар алады.
2.Қазіргі кезде ген-инженерлік әдіс арқылы ірі қараның, қойдың, шошқаның және тауықтың соматотропин гені алынды және оның Е. СоІі клеткасындағы клонын алу және экспрессиясы іске асты. Мұқият жүргізілген зерттеулер ірі қараның бактериялардан алынған соматотропині сауын сиыр сүттілігінің артуына ықпал ететінін дәлелдеді. Малға тәулігіне 13,5-тен 40-5 мг дейін соматотропинді енгізгенде, сиырдан алынған сүт мөлшері препараттың мөлшері мен малдың күтімінебайланысты 10-нан 50%-кедейін көтерілді. Осыбиотехнологиялық өнімді ірі қара сүтшаруашылығында жаппай қолдану кейбір ғалымдардың (Т.Аткинсонжәшет. б.,1985; Д. Бауман, МакГутчеон, 1985)пікірі бойынша сиыр сүттілігін орта есеппен 23 — 31%-ке көтереді. П. Баттери өз қызметкерлерімен (1980) ұзақ уақыт бойы (188 күн) соматотропин қабылдаған сиырлар сүтінің сапасы бақылау тобынан ешқандайайырмашылығы жоқекендігін дәлелдеді. Бұдан соматотропин малдың басқафизиологиялық белгілеріне зиянды әсер бермеді.
Кейінгі кездесоматотропинді малдың (іріқараның, қойдың жәнешошқаның) еттілігін жақсарту үшінде қолдануда. Малдың түріне, күтіміне және гормондық препараттың мөлшеріне байланысты тәжірибе тобының орта есеппен тәулігіне қосқан салмағы 20—30%-ке артты, бұл малды семіртууақытының қысқаруына әкелді.Бұдан басқа, өсу бірлігіне азық шығынының азайғаны байқалды. Ең бастысы,малдың тірі салмағының артуы еттілік
сапасының нашарлауына әкелген жоқ: еттесоматотропиннің артық мөлшері болған жоқ. Гормонның30—200 мг-ын организмнің 1 кг массасына тәулік сайыненгізу торайдың өсуін тездетті және еттің сапасынжақсартты.
Еттегі май мөлшері 55%-ке азайды. Соматотропинді қолдану арқасында шошқалар 100 кг салмақты қосуы кәдімгі азықтандырумен салыстырғанда 7 —10 күнге кеміді.
Қазірге кезде «Монсанто» компаниясы организмге ұзақ уақыт әсер ететін гормондық препараттарды алу жұмыстарын жүргізуде. Мұндай соматотропинді өндірістік жағдайда қолдану өте ыңғайлы (әдетте, гормонды малға күн сайын енгізу керек). Алайда, генетикалық инженерияға негізделген биотехнологиялық өнімдер сауда объектісіне айналғандықтан мұндай жаңа коммерциялық зерттеулердің технологиясын фирма әдетте құпияда ұстап, оның нәтижесін баспадан шығармайды.
Жаңа зерттеулер соматотропинді организмніңөсуіне әсер ететін басқа гормондармен қоса қолданылу мал өсуін тиімді жеделдететінін көрсетті. Осындай гормонның бірі соматомединнің рекомбинантты гені синтезделді. Оны соматотропинмен біргеқолдану ірі қара меншошқаның өсуін өте тиімді жеделдетті (Т. Вагнер және т. б., 1986). АҚШ-тың «Биоген» фирмасы бұқаның соматомедин С генінің клонын көбейтіп, оның өнімін бактериялықклеткадан өндірді. Бұл фирманың зерттеушілері өздерінің ғылыми еңбектерін баспада түгел жарияламаса да, олардың пікірі бойынша соматомединнің мал өсуін жеделдеткіш препараты ретінде соматотропинмен салыстырғанда кейбір артықшылықтары бар.
Алдыңғы қатардағы биотехнологиялық фирмалар (мысалы, Дженерал Диагностик Корп, АҚШ) рекомбинантты ДНҢ технологиясы арқылы мал өсуін реттейтін белокты заттарды шығаруды бастады. Мысалы, протеаза ингибиторлары белоктың ыдырау жылдамдығын бәсеңдетуі арқылы малдың ет массасының көбеюіне себепші болады. Белоктық препарат — агонист май қыртыстарын азайтып, ет ұлпасының түзілуін күшейтеді.