Génátadás

Alatt Génátadás "idegen genetikai anyagnak a megtermékenyített petesejtbe történő mesterséges vagy természetes átvitelére vonatkozik. Pontosabban, az egyes gének a donor organizmusból a recipiens szervezetbe kerülnek. Különbséget kell tenni a vízszintes és a vertikális génátadás között. A génátvitel transzformációval, konjugációval vagy transzfekcióval történhet. A technikai folyamatok például a mikroinjekció vagy a biolisztikus módszer, más néven „génpisztoly”.

Mi a génátadás?

A horizontális génátadás olyan folyamat, amelyben a genetikai anyagot szexuális szaporodási utak nélkül veszik be vagy továbbadják, függetlenül a fajhatároktól. Ebben a folyamatban egy specifikus tulajdonságú gént bejuttatnak egy genomba, és ott aktiválják. Pontosabban, ez azt jelenti, hogy a genetikai anyag nem kerül át a vonal mentén, míg a vertikális génátadás az őseken keresztül utódokra történik.

Az evolúció elméletében a horizontális génátadás magyarázatot ad például olyan mikroorganizmusok megjelenésére, amelyeket a fejlődés jelentős ugrása jellemez. Ettől viszont a vertikális átvitelt speciális formában kell megkülönböztetni, amelynek során a kórokozók egy fertőzött generáció genetikai felépítésével továbbjutnak egy másikra.

A vízszintes átadást bebizonyították a mikroorganizmusokban és a gerinctelenekben. Például az antibiotikumokkal szemben rezisztens gének elterjednek a baktériumok között. A Wolbachia baktériumok esetében viszont egy teljes genom csempészik be a gyümölcslegy sejtjeibe, még akkor is, ha csak a gének később végeznek bizonyos funkciókat.

A tansgén DNS gyors lebomlása miatt egy sejten kívül valószínűtlen, hogy a mikrobiológiai faunában horizontális génátadás történik. Leginkább a laboratóriumban zajlik. A különféle ellenállások és kórokozók megjelenése önmagában információt nyújthat a természetben előforduló génátadásról.

Ilyen génátvitelt bebizonyítottak például az „Agrobacterium tumefaciens” talajbaktériumban, amely képes a DNS-t a növényi sejtekbe továbbítani - ezt a folyamatot először a belga molekuláris biológusok, Marc Van Montagu és Jozef Schell 1983-ban írták le, és a "Bartonella henselae" gram-negatív rúd baktérium, amely képes a DNS-t az eukarióta sejtekbe átvinni saját transzportrendszerén keresztül.

A vertikális génátadás viszont egy olyan kereszt, amely két egyénnél vagy növénynél fordul elő szexuális alapon, és ezzel a géneket átadják a következő generációknak. Ezután a függőleges leszállás mentén történő átvitelről beszélünk.

Ha például transzgenikus és nem transzgenikus növényeket kereszteznek, akkor a nem transzgenikus növények is felveszik a gének konstrukcióit. Ez továbbadható genetikai defektusokkal rendelkező kromoszómákra is.

Mikroorganizmusok esetén a DNS továbbadását az utódoknak vertikális átvitelnek nevezik. Ez a kifejezés azt is leírja, hogy a kórokozók terjedés alatt terjednek, a születési folyamat és az anyától a gyermekig született. Itt fertőző betegségek, például rubeola vagy HIV fordulhatnak elő.

Funkció és feladat

A géntechnikában a vízszintes génátadást géntechnológiával módosított szervezetek létrehozására használják. Az eljárás számos módszert tartalmaz, amelyek a kérdéses változástól függenek, például hogy prokarióta vagy eukarióta. Az előbbi olyan élőlényeket ír le, amelyeknek nincs magja. Ilyenek például a baktériumok, pontosabban az eubacteria és az archaebacteria. Nagy biológiai alkalmazkodóképességük és egyszerű morfológiájuk jellemzi őket, nincs mitokondriuma, a citoplazmában szabad genom van, komplex extracelluláris mátrixot és további DNS-t tartalmaznak.

Ennek megfelelően az eukarióták olyan szervezetek, amelyeknek magja van, és a magt tartalmazó kiindulási sejtekből fejlődik ki. Ezek viszont spórák vagy zigóták lehetnek. A zigóta egy diploid sejt, amely tojásból és spermiumokból származik. A spórák egy- vagy többsejtű mikroorganizmusok, amelyek nagy mértékben ellenállnak a környezeti hatásoknak.

A prokariótákban transzformáció, transzdukció és konjugáció zajlik, eukariótákban transzfekció. A transzdukció során a bakteriofágokkal történő fertőzés a DNS-fragmenseket két baktérium között továbbítja. A konjugáció során a DNS átkerül az egyik baktériumból a másikba. A donortól a recipiensig a fajhatárokon át is. A donorként működő baktériumok F-faktorral rendelkeznek, amely elősegíti a konjugációt. A baktériumok közötti kapcsolatot plazmahíd segítségével hozzák létre, és a donor átadja a plazmidot a recipiensnek. A transzformáció viszont a szabad DNS baktériumok általi felvétele.

Betegségek és betegségek

A kutatók most már be tudták bizonyítani, hogy az emberi genetikai felépítés nem csak vertikális génátvitel útján került át az egyik nemzedékről a másikra, hanem az emberek az evolúció során átvették őket a baktériumoktól. A mikroorganizmusokból származó több mint száz gén vízszintes génátvitel útján jutott az emberi genomba.

A kutatás eredménye 2001-ben először felfordult, de továbbra is ellentmondásosnak ítélték. Mivel az évek előrehaladtával szélesebb körű genom-adatbázis vált elérhetővé, a brit tudósok összehasonlították a gyümölcslegyek, főemlősök, különféle keresztezett férgek és emberek géneit a mikroorganizmusok genetikai összetételével. Az emberben 145 gént eredményeztek, amelyek eredetileg a mikrobák világából származnak, és szintén fontos feladatokat látnak el, például részt vesznek a lipid-anyagcserében vagy a különböző immunreakciókban.

Egy ilyen vízszintes génátadás valószínűleg akkor fordul elő, amikor a különböző fajok még nem szétváltak. Ezzel szemben az ilyen formájú génátadás a kerekférgekben és a gyümölcslegyekben a mai napig fennállt. Még nem sikerült tisztázni, hogy az ilyen baktériumok hogyan kerültek be az emberi genomba. Az egyik lehetséges magyarázat a vírusok, amelyek szállítási eszközként szolgálhatnak.

A génátadás általában pozitív hatással lehet a szervezetek egészségére, mivel immunitássá teheti őket a külső érzékenység ellen, de fordítva is előfordulhat, amikor a kórokozók, mint például a HI vírus esetében, átjutnak egy másik szervezetbe.