Перенос генов

Под Перенос генов относится к искусственному или естественному переносу чужеродного генетического материала в оплодотворенную яйцеклетку. Точнее, отдельные гены передаются от донорского организма к реципиентному. Различают горизонтальный и вертикальный перенос генов. Перенос гена может происходить путем трансформации, конъюгации или трансфекции. К техническим процессам относятся, например, микроинъекция или биолистический метод, также известный как «генная пушка».

Что такое передача гена?

Горизонтальный перенос генов - это процесс, в котором генетический материал берется или передается без половых репродуктивных путей и независимо от границ видов. В этом процессе ген с определенным свойством вводится в геном и там активируется. Точнее, это означает, что генетический материал не передается по линии, тогда как вертикальный перенос генов происходит от предков к потомству.

В теории эволюции горизонтальный перенос генов дает объяснение появлению, например, микроорганизмов, для которых характерны большие скачки в развитии. Отсюда, в свою очередь, вертикальную передачу следует дифференцировать как особую форму, при которой патогены передаются другому через генетический состав одного инфицированного поколения.

Горизонтальный перенос был доказан на микроорганизмах и беспозвоночных. Например, гены, устойчивые к антибиотикам, распространяются среди бактерий. С другой стороны, в случае бактерий Wolbachia весь геном проникает в клетки плодовой мухи, даже если только некоторые из генов позже берут на себя определенные функции.

Из-за быстрого разрушения тангенной ДНК вне клетки маловероятно, что горизонтальный перенос генов произойдет в микробиологической фауне. В основном это происходит в лаборатории. В свою очередь, появление различных видов резистентности и патогенов может предоставить информацию о естественном переносе генов.

Такой перенос генов был доказан, например, на почвенной бактерии «Agrobacterium tumefaciens», которая обладает способностью переносить ДНК в клетки растений, процесс, который был впервые описан бельгийскими молекулярными биологами Марком Ван Монтагу и Йозефом Шеллом в 1983 году, а также грамотрицательная палочка-бактерия «Bartonella henselae», способная переносить ДНК в эукариотические клетки через свою собственную транспортную систему.

Вертикальный перенос генов, в свою очередь, представляет собой скрещивание, которое происходит у двух особей или растений по половому признаку, в результате чего гены передаются следующим поколениям. Затем мы говорим о передаче по вертикальной линии спуска.

Если, например, скрещивают трансгенные и нетрансгенные растения, нетрансгенные растения также принимают конструкции генов. Он также может передаваться хромосомам с генетическими дефектами.

В случае микроорганизмов передача ДНК потомству называется вертикальной передачей. Этот термин также описывает передачу патогенов во время беременности, родов и после родов от матери к ребенку. Здесь могут возникнуть инфекционные заболевания, например, краснуха или ВИЧ.

Функция и задача

В генной инженерии горизонтальный перенос генов используется для создания генетически модифицированных организмов. Процедура включает множество методов, которые зависят от рассматриваемого изменения, например, от того, прокариот ли это или эукариот. Первый описывает живые существа, у которых нет ядра. Это, например, бактерии, точнее эубактерии и архебактерии. Они отличаются высокой биологической приспособляемостью и простой морфологией, не имеют митохондрий, имеют свободный геном в цитоплазме, имеют сложный внеклеточный матрикс и дополнительную ДНК.

Соответственно, эукариоты - это организмы, которые имеют ядро ​​и развиваются из исходных клеток, содержащих ядро. Это, в свою очередь, могут быть споры или зиготы. Зигота - это диплоидная клетка, возникшая из яйцеклеток и сперматозоидов. Споры - это одноклеточные или многоклеточные микроорганизмы с высокой устойчивостью к воздействиям окружающей среды.

У прокариот происходит трансформация, трансдукция и конъюгация, у эукариот - трансфекция. Во время трансдукции инфекция бактериофагами передает фрагменты ДНК между двумя бактериями. Во время конъюгации ДНК передается от одной бактерии к другой. Также от донора к получателю через границы видов. Бактерии, выступающие в роли доноров, обладают F-фактором, который в первую очередь делает возможным конъюгацию. Связь между бактериями создается посредством плазменного мостика, и донор передает плазмиду реципиенту. Трансформация, в свою очередь, представляет собой поглощение свободной ДНК бактериями.

Болезни и недуги

Теперь исследователи смогли доказать, что генетический состав человека не только передавался от одного поколения к другому посредством вертикальной передачи генов, но и что люди также переняли их у бактерий в ходе эволюции. Более сотни генов микроорганизмов вошли в геном человека посредством горизонтального переноса генов.

Результат исследования впервые вызвал ажиотаж в 2001 году, но до сих пор оставался спорным. По мере того, как с годами становилась доступной более обширная база данных геномов, британские ученые сравнивали гены видов плодовых мушек, приматов, различных круглых червей и человека с генетическим составом микроорганизмов. В результате у человека было получено 145 генов, которые изначально происходят из мира микробов и также выполняют важные задачи, например, они участвуют в метаболизме липидов или в различных иммунных реакциях.

Такой горизонтальный перенос генов, вероятно, происходит в то время, когда разные виды еще не разделились. В отличие от этого перенос генов в этой форме существует и по сей день у круглых червей и плодовых мух. Как такие бактерии попали в геном человека, пока не выяснено. Одно из возможных объяснений - вирусы, которые могли служить средством передвижения.

В общем, перенос генов может иметь положительное влияние на здоровье организмов, делая их невосприимчивыми к внешней восприимчивости, но может происходить и обратное, когда патогены, как в случае с вирусом HI, передаются другому организму.