Transfer de gene

Sub Transfer de gene se referă la transferul artificial sau natural de material genetic străin la o celulă de ou fecundată. Mai precis, genele individuale sunt transferate de la un organism donator la un organism receptor. Se face o distincție între transferul genic pe orizontală și vertical. Transferul de gene poate avea loc prin transformare, conjugare sau transfecție. Procesele tehnice sunt, de exemplu, microinjecția sau metoda biolistică, cunoscută și sub numele de „pistolul genic”.

Ce este un transfer de gene?

Transferul orizontal de gene este un proces în care materialul genetic este preluat sau transmis pe cale fără căi de reproducere sexuală și indiferent de limitele speciilor. În acest proces, o genă cu o proprietate specifică este introdusă într-un genom și activată acolo. Mai precis, acest lucru înseamnă că materialul genetic nu este transferat de-a lungul unei linii, în timp ce transferul genic pe verticală are loc prin strămoși către urmași.

În teoria evoluției, transferul de gene orizontal oferă o explicație pentru apariția, de exemplu, a microorganismelor care se caracterizează prin salturi majore în dezvoltare. Din acest motiv, la rândul său, transmisia verticală trebuie să fie distinsă ca o formă specială, prin care agenții patogeni sunt transmiți la o altă viață prin machiajul genetic al unei generații infectate.

Transferul orizontal a fost dovedit în microorganisme și nevertebrate. De exemplu, genele rezistente la antibiotice se răspândesc printre bacterii. În cazul bacteriilor Wolbachia, pe de altă parte, un genom întreg este contrabandă în celulele unei muște a fructelor, chiar dacă doar unele dintre gene își asumă ulterior anumite funcții.

Datorită descompunerii rapide a ADN-ului tansgenic în afara unei celule, este destul de puțin probabil ca transferul de gene orizontal să aibă loc în fauna microbiologică. În mare parte are loc în laborator. Apariția diferitelor rezistențe și agenți patogeni singuri ar putea, la rândul lor, să furnizeze informații despre un transfer genic care se produce în mod natural.

Un astfel de transfer de gene a fost dovedit, de exemplu, în bacteriile din sol „Agrobacterium tumefaciens”, care are capacitatea de a transfera ADN-ul în celulele plantelor, proces care a fost descris pentru prima dată de biologii moleculari belgieni Marc Van Montagu și Jozef Schell în 1983 și la bacteriile cu tijă gram-negativă "Bartonella henselae", care este capabilă să transfere ADN-ul în celule eucariote prin intermediul propriului său sistem de transport.

Transferul de gene vertical, la rândul său, este o încrucișare între doi indivizi sau plante care are loc pe o bază sexuală, prin care genele sunt transmise generațiilor următoare. Vorbim apoi despre o transmisie de-a lungul liniei verticale de coborâre.

Dacă, de exemplu, plantele transgenice și netransgenice sunt încrucișate, cele non-transgenice preiau și construcțiile genelor. Poate fi transmis și cromozomilor care au defecte genetice.

În cazul microorganismelor, transmiterea ADN-ului la urmași se numește transmisie verticală. Acest termen descrie, de asemenea, transmiterea agenților patogeni în timpul sarcinii, procesul nașterii și după naștere de la mamă la copil. Boli infecțioase pot apărea aici, cum ar fi rubeola sau HIV.

Funcție și sarcină

În inginerie genetică, transferul de gene orizontal este utilizat pentru a crea organisme modificate genetic. Procedura include numeroase metode care depind de schimbarea particulară, de exemplu, dacă este vorba despre procariote sau eucariote. Primul descrie ființele vii care nu au un nucleu. Acestea sunt, de exemplu, bacterii, mai precis eubacterii și arhebacterii. Se caracterizează printr-o adaptabilitate biologică ridicată și o morfologie simplă, nu au mitocondrii, un genom liber în citoplasmă, au o matrice extracelulară complexă și ADN suplimentar.

În consecință, eucariote sunt organisme care au un nucleu și se dezvoltă din celulele părinți care conțin nucleu. Acestea, la rândul lor, pot fi spori sau zigoti. Un zigot este o celulă diploidă care a apărut din ovule și spermatozoizi. Sporii sunt microorganisme unice sau multicelulare cu o rezistență ridicată la influențele mediului.

În procariote, transformarea, transducția și conjugarea au loc, în eucariote, transfecția. În timpul transducției, o infecție cu bacteriofagi transferă fragmente de ADN între două bacterii. În timpul conjugării, ADN-ul este transferat de la o bacterie la alta. De asemenea de la donator la beneficiar peste granițele speciilor. Bacteriile care acționează ca donatori au factorul F care face posibilă conjugarea în primul rând. O conexiune între bacterii este creată cu ajutorul unei punți de plasmă, iar donatorul transferă plasmida către receptor. La rândul său, transformarea este absorbția ADN-ului liber de către bacterii.

Boli și afecțiuni

Cercetătorii au reușit acum să demonstreze că machiajul genetic uman nu a fost transferat numai de la o generație la alta prin transfer de gene vertical, dar și că oamenii le-au preluat de la bacterii în cursul evoluției. Peste o sută de gene provenite din microorganisme au intrat în genomul uman prin transfer de gene orizontal.

Rezultatul cercetării a provocat pentru prima dată o agitație în 2001, dar a fost încă considerat controversat. Pe măsură ce anii au avansat, o bază de date a genomului mai extinsă, oamenii de știință britanici au comparat genele din specii de muște de fructe, primate, diverși viermi rotunzi și oameni cu machiajul genetic al microorganismelor. Rezultatul la oameni a fost 145 de gene, care provin inițial din lumea microbilor și îndeplinesc, de asemenea, sarcini importante, de exemplu, sunt implicați în metabolismul lipidelor sau în diverse reacții imune.

Un astfel de transfer de genă orizontal are loc probabil într-un moment în care speciile diferite încă nu s-au despărțit. În schimb, transferul de gene în această formă a existat până în zilele noastre în râmele rotunde și muștele fructelor. Modul în care aceste bacterii au fost introduse în genomul uman nu a fost încă clarificat. O posibilă explicație sunt virușii care ar fi putut servi ca mijloc de transport.

În general, transferul genic poate avea un efect pozitiv asupra sănătății organismelor, făcându-le imune la susceptibilitatea externă, dar poate să apară și contrariul, prin care agenții patogeni, ca și în cazul virusului HI, sunt transmise unui alt organism.