Prijenos gena

Ispod Prijenos gena odnosi se na umjetni ili prirodni prijenos stranog genetskog materijala u oplođenu jajnu ćeliju. Preciznije, pojedinačni geni se prenose iz organizma donora u organizam primatelj. Razlikuje se horizontalni i vertikalni prijenos gena. Prijenos gena može se dogoditi transformacijom, konjugacijom ili transfekcijom. Tehnički procesi su, na primjer, mikroinjekcija ili biolistička metoda, također poznata kao "genska puška".

Što je prijenos gena?

Horizontalni prijenos gena proces je u kojem se genetski materijal uzima ili prenosi bez spolnog reproduktivnog puta i bez obzira na granice vrste. U ovom se procesu gen specifičnog svojstva uvodi u genom i tamo se aktivira. Točnije, to znači da se genetski materijal ne prenosi duž loze, dok se vertikalni prijenos gena odvija preko predaka i potomstva.

U teoriji evolucije, horizontalni prijenos gena daje objašnjenje za pojavu, na primjer, mikroorganizama koji su karakterizirani velikim skokovima u razvoju. Iz toga se zauzvrat mora razlikovati vertikalni prijenos kao poseban oblik, kojim se patogeni prenose na drugu pomoću genetskog sastava jedne zaražene generacije.

Dokazan je vodoravni prijenos mikroorganizama i beskralješnjaka. Na primjer, geni koji su rezistentni na antibiotike šire se među bakterijama. U slučaju bakterija Wolbachia, s druge strane, cijeli se genom prokrijumčarava u stanice voćne muhe, čak i ako samo neki geni kasnije preuzmu određene funkcije.

Zbog brze razgradnje tansgene DNA izvan stanice, malo je vjerojatno da će se dogoditi horizontalni prijenos gena u mikrobiološkoj fauni. Uglavnom se odvija u laboratoriju. Pojava različitih otpornosti i patogena sama može zauzvrat pružiti informacije o prirodnom prijenosu gena.

Takav prijenos gena dokazan je, na primjer, u zemljišnoj bakteriji "Agrobacterium tumefaciens", koja ima sposobnost prenošenja DNK u biljne stanice, proces koji su prvi opisali belgijski molekularni biolozi Marc Van Montagu i Jozef Schell 1983. i gram-negativna bakterija šipka "Bartonella henselae", koja je u stanju da DNA prenosi u eukariotske stanice putem vlastitog transportnog sustava.

Vertikalni prijenos gena zauzvrat je križ koji se pojavljuje kod dvije jedinke ili biljke na spolnoj osnovi, pri čemu se geni prenose na sljedeće generacije. Govorimo o prolazu duž okomite linije spuštanja.

Ako se, na primjer, transgeniziraju i transgeni biljke, transgeneziraju i konstrukcije gena. Može se prenijeti i na kromosome koji imaju genetske nedostatke.

U slučaju mikroorganizama, prijenos DNK na potomstvo naziva se vertikalnim prijenosom. Ovaj izraz opisuje i prijenos patogena tijekom trudnoće, procesa poroda i nakon rođenja s majke na dijete. Ovdje se mogu pojaviti zarazne bolesti poput rubeole ili HIV-a.

Funkcija i zadatak

U genetskom inženjeringu horizontalni prijenos gena koristi se za stvaranje genetski modificiranih organizama. Postupak uključuje brojne metode koje ovise o određenoj promjeni, npr. Je li prokariot ili eukariot. Prva opisuje živa bića koja nemaju jezgru. To su, na primjer, bakterije, točnije eubakterije i arhebakterije. Karakterizira ih visoka biološka prilagodljivost i jednostavna morfologija, nemaju mitohondrije, genom slobodan u citoplazmi, imaju složen izvanstanični matriks i dodatnu DNK.

Prema tome, eukarioti su organizmi koji imaju jezgro i razvijaju se iz polaznih stanica koje sadrže jezgro. To zauzvrat mogu biti spore ili zigote. Žigota je diploidna stanica koja je nastala iz jajnih i spermatozoida. Spore su jedno- ili višećelijski mikroorganizmi s velikom otpornošću na utjecaj okoline.

U prokariotima se događa transformacija, transdukcija i konjugacija, u eukariotima transfekcija. Tijekom transdukcije, fragmenti DNK prenose se između dvije bakterije putem infekcije bakteriofazima. Tijekom konjugacije, DNA se prenosi iz jedne bakterije u drugu. Također od donatora do primatelja preko granica vrsta. Bakterije koje djeluju kao donori imaju F-faktor koji omogućuje konjugaciju u prvom redu. Veza između bakterija nastaje pomoću plazma mosta i donor prenosi plazmid na primatelja. Transformacija zauzvrat podrazumijeva unošenje slobodnog DNK u bakterije.

Bolesti i bolesti

Istraživači su sada uspjeli dokazati da se ljudski geni nisu prenosili samo s jedne generacije na drugu vertikalnim prijenosom gena, već i da su ih ljudi preuzeli od bakterija tijekom evolucije. Više od stotinu gena iz mikroorganizama pronašlo je svoj put u ljudski genom horizontalnim prijenosom gena.

Rezultat istraživanja prvi je put izazvao nemir 2001. godine, ali još uvijek se smatrao kontroverznim. Kako je tijekom godina prolazila opsežnija baza podataka o genomima, britanski znanstvenici uspoređivali su gene vrsta voćnih muha, primata, različitih okruglih crva i ljudi s genetskom sastavom mikroorganizama. Rezultat toga kod ljudi je 145 gena koji potječu iz svijeta mikroba i također ispunjavaju važne zadatke, na primjer, uključeni su u metabolizam lipida ili u različite imunološke reakcije.

Takav vodoravni prijenos gena vjerojatno se događa u vrijeme kada se različite vrste još nisu razdvojile. Suprotno tome, prijenos gena u ovom obliku postojao je do danas kod nematoda i voćnih muha. Kako su takve bakterije unesene u ljudski genom, još nije razjašnjeno. Jedno od mogućih objašnjenja jesu virusi koji su možda poslužili kao prijevozno sredstvo.

Općenito, prijenos gena može imati pozitivan učinak na zdravlje organizama, čineći ih imunološkim na vanjsku osjetljivost, ali može se dogoditi i suprotno, pri čemu se patogeni, kao u slučaju virusa HI, prenose na drugi organizam.