Задача

Доктор наук Иван Петрович Чебурков собрался проводить интересный эксперимент. Он решил выяснить, к каким последствиям приведет вставка пяти аминокислот в фермент многооксигеназу, который недавно открыл. Он подготовил все необходимое, но вдруг вспомнил, что должен срочно уезжать на конференцию. Поэтому он попросил своего ученика поставить эксперимент без него. У ученика есть схема плазмиды (рисунок 1) и последовательности трех вставок (рисунок 2). Одна вставка используется собственно для опыта, две другие вставки - контрольные. То есть при их использовании нужный белок заведомо не получится. Профессор успел сказать ученику, что и плазмиду, и вставки нужно разрезать рестриктазами BamH1 и EcoRI. Но прежде, чем ставить эксперимент, ученику нужно найти вставку для опыта и отличить ее от контрольных. И понять, в чем же заключаются контроли. Помогите ему. Нарисуйте вставки после их обработки рестриктазами. Для каждой из вставок объясните подробно, используется она для опыта или контроля и почему.

Справочная информация.

Плазмида - это небольшая кольцевая ДНК длиной несколько тысяч пар нуклеотидов, способная к самостоятельной репликации в клетке. Плазмиду можно разрезать и вставить любой нужный исследователю фрагмент ДНК. Например, ген белка. Плазмиду с нужным геном помещают в клетку. Клетки размножают в питательной среде. С гена, встроенного в плазмиду, синтезируется белок. Этот белок можно выделить из клетки и изучить дополнительными методами. А еще можно изучить, как синтез этого дополнительного белка влияет на жизнедеятельность клетки.

Чтобы выяснить роль отдельных участков белка, в ген этого белка вносят искусственные изменения (именно это хочет сделать профессор Чебурков). Затем вставляют измененный ген в плазмиду и изучают как описано выше.

Разрезают плазмиды, ДНК нужного гена и ДНК вставок, которые хотят в этот ген поместить с помощью ферментов-рестриктаз. Каждая рестриктаза узнает строго определенный участок ДНК и вносит в него разрыв.

Например, рестриктаза BamН1 режет ДНК так (знаком 5' обозначается конец ДНК, несущий фосфат, знаком 3'- несущий рибозу со свободной 3'-гидроксильной группой):

Рестриктаза EcoRI режет ДНК вот так:

Образуются концы с выступающими нуклеотидами (их называют "липкие концы"). С их помощью можно "склеивать" разные молекулы. Необходимые для прочного соединения фосфоэфирные связи затем вносит фермент лигаза, так что "склеенные" молекулы становятся полноценными цепями ДНК (или кольцами ДНК, как в нашем случае). Если обработать рестриктазами плазмиду и добавить к ней фрагмент ДНК, обработанный этими же рестриктазами, он "вклеится" в плазмидную ДНК.

Рисунок 1. Плазмида с геном многооксигеназы, обработанная рестриктазами BamH1 и EcoRI.

Рисунок 2. Последовательности вставок.