Наноинженер

02.10.201704.12.2017
Участникам данной образовательно-конкурсной программы предстоит разработать новые наноматериалы или использовать уже существующие, с помощью которых можно осуществить прямой перенос генов из клеток одного организма в клетки другого. А также разработать и подробно описать методы с помощью которых эта процедура станет возможной.

Современные наноматериалы находят огромное применение в различных отраслях науки, и биология с медициной не исключение! Область генной инженерии занимает очень актуальное положение, которое сейчас достаточно бурно развивается. Результаты экспериментов полученных таким путем не перестают удивлять. Процесс внедрения новых генов в живой организм, процедура довольно сложная и дорогостоящая. НО! Наука не стоит на месте, она максимально быстро находит методы и материалы для решения очень сложных задач.

Образец выполнения работы:

Изобретение относится к биотехнологиям, в частности к генетической инженерии, и касается способа получения рекомбинантного белка щелочной фосфатазы, который в природе синтезируется морской бактерии Cobetia marina (CmAP). С помощью существующих наноструктур для его получения и нового рекомбинантного штамма Escherichia coli. хочу предложить метод, который позволит производить высокоактивную рекомбинантную щелочную фосфатазу для использования в медицине, генной инженерии и молекулярной биологии.

Щелочная фосфатаза — фермент, катализирующий удаление 5′-концевой фосфатной группы из линейной ДНК или РНК при высоком рН. Используется в генной инженерии для дефосфорилирования ДНК перед лигированием; получения конъюгатов с олигонуклеотидами для хемилюминесцентного мечения генов в гибридизационной технике; в медицине для получения иммуноконъюгатов; для получения рекомбинантных диагностических антител к клеточным рецепторам с целью создания реперных белков для диагностики и т.д.

Известны способы получения природного белка щелочной фосфатазы из штамма-продуцента Cobetia marina. Основными недостатками этого способа получения являются высокие технологические затраты при хранении и выращивание дикого штамма и очистке целевого белка в четыре этапа.

На сегодняшний день щелочная фосфатаза морской бактерии Cobetia marina, которая нашла широкое применение в практике лабораторных исследований и иммунодиагностике, продолжает оставаться самой высокоактивной коммерческой щелочной фосфатазой в мире. Этот препарат щелочной фосфатазы получают путем внедрения плазмид в штаммы микробов e. coli, которые способны синтезировать этот фермент.

Что хочу предложить я! Берем углеродные нанотрубки и внутрь их самих помещаем небольшой участок гена Cobetia marina , который отвечает за синтез фермента. Дальше эту нанотрубку снабжаем специфическими молекулами, которые позволят ей пройти через мембрану клетки микроба. После проникновения нанотрубки во внутреннюю среду клетки молекула ДНК высвобождается и встраивается в нуклеоид микроба. Затем, в процессе репликации, ДНК помещенного гена сможет дать команду для синтеза необходимого фермента. После того, как микробная клетка синтезирует фермент и активирует его, ученые специальными лабораторными методами смогут его выделить и получить в чистом виде. Это позволить сократить время получения фермента и возможно предложенный мною метод будет экономичнее.

Задание

Для решения этого конкурсного задания вам предстоит разработать новые наноматериалы или использовать уже существующие, с помощью которых можно осуществить прямой перенос генов из клеток одного организма в клетки другого. А так же разработать и очень подробно описать методы с помощью которых эта процедура станет возможной.

В написании работы должны быть раскрыты следующие вопросы:

  • Какую структуру должны иметь наноматериалы, что бы их можно было использовать в таких процедурах?
  • Какие свойства присущи таким материалам?
  • Каким образом генетическая информация (ДНК) будет закрепляться на этих материалах?
  • Какой эффект будут оказывать наноматериалы на живой организм?

! не забывайте про экологичность и безопасность разрабатываемых вами материалов и методов !

  • С помощью каких методов будут помещаться наноматериалы в организм. Если организм многоклеточный, то ваша задача заключается в описании метода доставки наноматериалов с ДНК к определенным клеткам организма.
  • Какие вопросы медицины, биологии и эволюции благодаря этому можно решить? Применительно к каким организмам (микро- или макро-) можно использовать ваши материалы и методы?
  • Возможно ли с помощью наноматериалов переносить более крупные образования клеток, например некоторые органеллы? Если да, то какие? А если нет, то почему?

Требования к результатам:

Победителем становиться автор и его работа, которая очень подробно раскрывает заданные вопросы. Наноматериалы и методы должны быть разработаны самим участником. Рисунки, фотографии, схемы, чертежи и т.д. приветствуются и оцениваются отдельными баллами. Проект выполняется каждым участником конкурса индивидуально. Возраст учащихся 9-11 класс. Описание проекта должно быть в MS Word или pdf.

Ссылки на источники информации:

Внимание! Картинки взятые из интернета и иные варианты оформления работ оцениваться не будут! А так же использование существующих материалов оценивается минимальным количеством баллов. Так же нельзя использовать образец выполнения работы. Ваша работа должна носить практическую значимость и ценность в развитии науки нанотехнологий!