Жасушалық селекцияның әдістері.

Селекцияны қ ажетті бір бағ ытта ө ткізу ү шін, яғ ни ө сіп жатқ ан жасушалардың арасынан белгілі мутациялары бар жеке жасушаларды сұ рыптау ү шін оларды арнайы селективтік ортада ө сіреді. Сондай жағ дайда тек мутант жасушалар ғ ана ө се алады. In vitro жағ дайында селекцияны амин қ ышқ ылдар аналогтарына, нуклеотидтер аналогтарына, патотоксиндерге, антибиотиктерге, гербицидтерге, тұ здар мен ауыр металдардың жоғ ары концентрацияларына, тө мен рН кө рсеткіштері мен басқ а да тү рлі-тү рлі факторларғ а тө зімді жасушалық линияларды сұ рыптап алу ү шін жү ргізеді. Сондай-ақ гормондарғ а, витаминдерге, амин қ ышқ ылдарына прототрофтық немесе ауксотрофтық жасушаларды сұ рыптайды, яғ ни сол заттар ортада болмағ анда немесе болғ анда ғ ана ө се алатын жасушалар іріктеліп алынады.

Егер де белгілі бір затқ а тө зімді жасушаларды сұ рыптап алу керек болса, оларды сол зат қ осылғ ан ортағ а егіп ө сіреді. Ал енді нақ тылы болса, оларды сол зат қ осылғ ан ортағ а егіп ө сіреді. Ал енді нақ тылы стресс факторғ а тө зімді жасушаларды сұ рыптап алу мақ саты болса, онда ішінде жасушалар ө сіп жатқ ан ыдыстарды дә л сондай жағ дай (тө мен немесе жоғ ары температура, гипоксия, т.с.с.) ә сер ететін жерге орналастырады. Біраз мезгілден соң жасушалардың кө бі бө ліне алмай, ө се алмай қ ұ риды, тек мутация немесе эпигенетикалық ө згерістер арқ асында сол факторғ а тө зімділік кө рсеткен жасушалар ғ ана тірі қ алады. Бұ ндай ә дісті тура селекция деп атайды. Осындай тә сілді кейбір метаболиттерді (мысалы аминқ ышқ ылын) кө п мө лшерде тү зіп ө ндіре алатын жасушаларды алу ү шін қ олданады. Амин қ ышқ ылының аналогін ө зіне сің ірген жабайы жасушалар ө леді, себебі полипептидтер дұ рыс тү зілмейді, белок синтезі бұ зылады. Ө йткені амин қ ышқ ылының орнына оның аналогі полипептидтің қ ұ рамына кіріп кетеді. Ал мутанттар сол амин қ ышқ ылын басқ а жасушалардан гө рі артық тү зетіндіктен оларда белок синтезі дұ рыс ө теді де, ондай жасушалар тірі қ алады.

Кері немесе негативтік селекция ә дісі бойынша жабайы жасушалардың жедел бө лінуіне жағ дай жасалады. Сонан соң қ оректік ортағ а ә дейілеп тимидиннің аналогін қ осады. Оның молекулалары тимидиннің орнына ДНҚ қ ұ рамына енеді. Соның салдарынан ДНҚ синтезі бү лінеді де, жабайы жасушалар қ ысқ а мерзім ішінде қ ұ рып кетеді («летальдық ө су» ә дісі). Ал мутант жасушалар бө ліне алмайды, ө спейді, бірақ тірі қ алады. Басқ аша айтқ анда, қ ажетті қ асиеттері бар жасушалар ө спеу ү шін ерекше жағ дай туғ ызылады. Содан кейін тірі қ алғ ан мутант жасушаларды қ олайлы қ оректік ортағ а кө шіріп, кө бейтіп ө сіріп, тұ рақ ты линияларды алады.

Қ оректік ортағ а қ осатын ингибитордың (селективтік агенттің) концентрациясы нақ тылы жасушалар линиясының сезімталдығ ына байланысты. Сондық тан қ оректік ортағ а ә рбір селективтік фактордың ә р тү рлі концентрациясы қ осылғ ан жеке-жеке ыдыстарғ а жасушаларды салып, олардың ө су қ арқ ындығ ын анық тайды. Яғ ни концентрациялардың ө суін тоқ тататын минималдық жә не максималдық концентрациясын табу керек.

Жасцушаларды ө сіргенде қ оректік ортағ а кейбір амин қ ышқ ылдарының уландыратын концентрациясын немесе олардың аналогтарын қ осып сұ рыптау нә тижесінде сол амин қ ышқ ылдарын мол синтездейтін мутанттар алынғ ан. Ондай мутанттар қ ажетті амин қ ышқ ылын асыра синтездейді, сондық тан оның аналогін ө зіне онша сің ірмейді. Осылай, алғ ашқ ы жасушалармен салыстырғ анда триптофанды 20-30 есе артық синтездейтін, жә не де 5-метилтриптофанғ а (триптофанның аналогі) тө зімді сә біз бен темекі жасушаларының штамдары іріктеліп алынды. Осы ә діспен картоптың, сә біздің, кү ріштің, сасық мең дуананың жә не басқ а ө сімдіктердің лизин, метионин, пролин, фенилаланин, глицинді асыра синтездейтін бірқ атар жасушалық линиялар алынды. Қ оректік ортағ а қ осылғ ан кейбір амин қ ышқ ылдарының жоғ ары концентрациясының улылығ ы мына екі себепке байланысты болуы мү мкін: 1) нақ тылы амин қ ышқ ылының биосинтезі жү йесіндегі қ андай да бір ферменттің активтілігі тежелуі салдарынан онымен биосинтез жолы ортақ басқ а амин қ ышқ ылының тү зілуі тоқ тап қ алады; 2) амин қ ышқ ылының концентрациясы қ оректік ортада мол болғ андық тан нитрат немесе аммонийдің сің ірілуі (ассимиляциясы) тежеледі. Сонымен қ атар, амин қ ышқ ыл аналогтары белоктардың қ ұ рамына кіріп, олардың атқ аратын қ ызметін бұ зады.

Қ азақ станда Молекулалық биология мен биохимия институтында М.Қ арабаев ә ріптестерімен бидайдың септориозғ а тө зімділігін арттыру мақ сатымен жасушалық селекция жү ргізген. Септориоз деген бидай жә не басқ а астық тұ қ ымдастарының жұ қ палы ауруы. Оны туғ ызатын Septoria nodum деген саң ырауқ ұ лақ. Осы саң ырауқ ұ лақ тың екі ең активті фитотоксиндерінің концентрацияларының тигізетін ә сері, бидайдың бірнеше генотиптерінің сұ йық ортада ө сірілген жасушаларында зерттелді. Содан кейін арнайы схема бойынша жасушалық селекцияның эксперименттері орындалып, септориоз токсиніне тө зімді бидайдың жасущалық линиясы алынды. Алынғ ан жасушалардағ ы ө згерістердің генетикалық табиғ аты, тө зімділік белгісінің келесі жасуша болмағ анда да сақ талуы арқ ылы дә лелденді. Сонымен қ атар сол зерттеушілер кө рсеткендей, ғ арышта болып келген жасушалардың патотоксинге тө зімділігі артқ ан. Жасушаларғ а токсинмен ғ арышта тікелей ә сер ету нә тижесінде тө зімді линияны шығ ару процесі едә уір тездетілген. Ғ арыштағ ы жасушалық селекция, ол ғ арыштың бірегей факторларын биотехнология практикасында қ олдану. Мү мкін ұ л тә жірибелер биотехнологияның жаң а бағ ытының – космостық биотехнологияның дамуына жол ашар.