Genas perkėlimas reiškia dirbtinį ar natūralų pašalinės genetinės medžiagos perkėlimą į apvaisintą kiaušinį. Tiksliau, atskiri genai iš donorinio organizmo perkeliami į organizmą recipientą. Skiriami horizontalūs ir vertikalūs genas perkėlimas. Genas perkėlimas gali vykti transformacijos, konjugacijos ar transfekcijos būdu. Techniniai metodai yra, pavyzdžiui, mikroinjekcija arba biolistinis metodas, dar vadinamas „genų ginklu“.
Kas yra genų perkėlimas?
Genų perkėlimas reiškia dirbtinį ar natūralų pašalinės genetinės medžiagos perkėlimą į apvaisintą kiaušinį. Horizontalus genų perkėlimas yra procesas, kurio metu genetinė medžiaga yra paimama arba perduodama be lytinio dauginimosi kelių ir neatsižvelgiant į rūšies ribas. Šiame procese specifinės savybės genas įvedamas į genomą ir ten aktyvuojamas. Tiksliau, tai reiškia, kad genetinė medžiaga nėra perduodama išilgai giminės, o vertikalus genų perdavimas vyksta per protėvius palikuonims. Evoliucijos teorijoje horizontalus genų perdavimas pateikia mikroorganizmų atsiradimo paaiškinimą, pavyzdžiui, kuriems būdingi stiprūs evoliuciniai šuoliai. Vertikali transmisija, kurioje patogenai yra perduodami kitai kartai per užkrėstos kartos genetinę medžiagą, reikia atskirti nuo to kaip specialios formos. Mikroorganizmuose ir bestuburiuose horizontalus pernešimas yra dokumentuojamas. Tarp bakterijos, pavyzdžiui, atsparūs genai antibiotikai plisti. Volbachijoje bakterijoskita vertus, į vaisinės muselės ląsteles perkeliamas visas genomas, net jei vėliau tik kai kurie genai perima tam tikras funkcijas. Dėl greito tansgeninės DNR skaidymo už ląstelės ribų horizontalus genų perkėlimas mikrobiologinėje faunoje vargu ar įvyks. Dažniausiai tai vyksta laboratorijoje. Tačiau įvairių pasipriešinimų atsiradimas ir patogenai vien tik galėtų suteikti informacijos apie natūraliai vykstantį genų perdavimą. Toks genų perkėlimas buvo įrodytas, pavyzdžiui, dirvožemio bakterijoje Agrobacterium tumefaciens, kuri turi galimybę pernešti DNR į augalų ląsteles - šį procesą pirmą kartą aprašė belgų molekuliniai biologai Marcas Van Montagu ir Jozefas Schellas 1983 m., Ir „Gram“. - neigiama lazdelės bakterija Bartonella henselae, kuri per savo transporto sistemą sugeba pernešti DNR į eukariotines ląsteles. Savo ruožtu vertikalus genų perdavimas yra kryžminimas, vykstantis tarp dviejų individų ar augalų seksualiniu pagrindu, per kurį genai perduodami kitoms kartoms. Tada mes kalbame apie perdavimą išilgai vertikalios linijos. Pavyzdžiui, jei kryžminami transgeniniai ir ne transgeniniai augalai, ne transgeniniai taip pat pasiima genų konstrukcijas. Panašiai tai gali būti ir perdavimas chromosomų kurie turi genų defektų. Mikroorganizmuose DNR paveldėjimas palikuonims vadinamas vertikaliu perdavimu. Šis terminas savo ruožtu papildomai apibūdina patogenai metu nėštumas, gimimo procesą ir po motinos gimimo vaikui. Užkrečiamos ligos gali atsirasti čia, pvz raudoniukė arba ŽIV.
Funkcija ir užduotis
In genetinė inžinerija, genetiškai modifikuotiems organizmams sukurti naudojamas horizontalus genų perkėlimas. Procesas apima daug metodų, priklausomai nuo konkretaus modifikavimo, pavyzdžiui, ar tai prokariotas, ar eukariotas. Pirmieji nurodo organizmus, kurie neturi ląstelės branduolio. Tai, pvz bakterijos, tiksliau eubakterijos ir archebakterijos. Jie pasižymi dideliu biologiniu prisitaikymu ir paprasta morfologija, neturi mitochondrijos, genome, kuriame nėra citoplazmos, yra sudėtinga tarpląstelinė matrica ir papildoma DNR. Atitinkamai, eukariotai yra organizmai, turintys branduolį ir išsivystantys iš branduolio turinčių pradinių ląstelių. Savo ruožtu tai gali būti sporos ar zigotos. Zigota yra diploidinė ląstelė, atsiradusi iš kiaušinio ir sperma ląstelė. Sporos yra vienaląsčiai arba daugialąsčiai mikroorganizmai, turintys didelį atsparumą aplinkos poveikiui. Prokariotuose vyksta transformacija, perdavimas ir konjugacija; eukariotuose vyksta transfekcija. Transdukcijos metu DNR fragmentai perduodami tarp dviejų bakterijų užkrėsti bakteriofagais. Konjugacijos metu DNR perkeliama iš vienos bakterijos į kitą. Net nuo donoro iki recipiento peržengiant rūšių ribas. Bakterijos, kurios veikia kaip donorai, turi F faktorių, kuris visų pirma leidžia konjuguoti. Naudojant plazmos tiltą, sukuriamas ryšys tarp bakterijų ir donoras perduoda plazmidę recipientui. Savo ruožtu transformacija yra bakterijų įsisavinama laisva DNR.
Ligos ir sutrikimai
Tyrėjai dabar sugebėjo įrodyti, kad žmogaus genetinė medžiaga buvo ne tik perkelta iš kartos į kartą per vertikalų genų perdavimą, bet ir kad evoliucijos metu žmonės ją perėmė iš bakterijų. Taigi daugiau nei šimtas mikroorganizmų genų pateko į žmogaus genomą per horizontalų genų perdavimą. Tyrimo rezultatas pirmą kartą sukėlė ažiotažą 2001 m., Tačiau vis tiek buvo laikomas prieštaringu. Metams bėgant, pagaliau atsirado platesnė genomo duomenų bazė, o britų mokslininkai palygino vaisinių musių rūšių, primatų, įvairių nematodų ir žmonių genus su paveldima mikroorganizmų medžiaga. Žmonių rezultatas buvo 145 genai, kilę iš mikrobų pasaulio ir kurie taip pat atlieka svarbias funkcijas, pavyzdžiui, dalyvauja riebalų apykaita arba esant įvairioms imuninėms reakcijoms. Toks horizontalus genų perkėlimas tikriausiai įvyko tuo metu, kai skirtingos rūšys dar nebuvo išsiskyrusios. Priešingai, nematoduose ir vaisinėse musėse tokios formos genų perkėlimas vis dar egzistuoja. Tačiau kol kas nepavyko išsiaiškinti, kaip vyko tokių bakterijų kontrabanda į žmogaus genomą. Vienas iš galimų paaiškinimų yra virusai, kurie galėjo būti vežėjai. Apskritai genų perkėlimas gali turėti teigiamą poveikį sveikatai organizmų, padarant juos imuninius nuo išorinio jautrumo, tačiau gali pasireikšti ir priešingai, kai patogenai, kaip ir ŽIV atveju, perduodami kitam organizmui.
