Přenos genů

Pod Přenos genů se týká umělého nebo přirozeného přenosu cizího genetického materiálu do oplodněné vaječné buňky. Přesněji řečeno, jednotlivé geny jsou přenášeny z dárcovského organismu na přijímající organismus. Rozlišuje se mezi horizontálním a vertikálním přenosem genů. Přenos genu může probíhat transformací, konjugací nebo transfekcí. Technické procesy jsou například mikroinjekce nebo biolistická metoda, také známá jako „genová zbraň“.

Co je to genový přenos?

Horizontální přenos genů je proces, ve kterém je genetický materiál přijímán nebo předáván bez pohlavních reprodukčních drah a bez ohledu na hranice druhů. Gen s určitou vlastností je zaveden do genomu a tam aktivován. Přesněji to znamená, že genetický materiál se nepřenáší podél linie, zatímco vertikální přenos genů se uskutečňuje prostřednictvím předků k potomkům.

V teorii evoluce poskytuje horizontální přenos genů vysvětlení vzniku například mikroorganismů, které se vyznačují velkými skoky ve vývoji. Z toho musí být vertikální přenos diferencován jako zvláštní forma, přičemž patogeny jsou přenášeny na jiný prostřednictvím genetického složení jedné infikované generace.

Horizontální přenos byl prokázán u mikroorganismů a bezobratlých. Například geny odolné vůči antibiotikům se šíří mezi bakteriemi. Naproti tomu v případě bakterií Wolbachia se do buněk ovocné mušky pašuje celý genom, i když pouze některé z genů později přebírají určité funkce.

Vzhledem k rychlému rozkladu tansgenní DNA mimo buňku je spíše nepravděpodobné, že v mikrobiologické fauně dojde k horizontálnímu přenosu genů. Většinou se to děje v laboratoři. Samotný výskyt různých rezistencí a patogenů by mohl zase poskytnout informace o přirozeně se vyskytujícím přenosu genů.

Takový přenos genu byl prokázán například v půdní bakterii „Agrobacterium tumefaciens“, která má schopnost přenášet DNA do rostlinných buněk, což byl proces, který poprvé popsali belgičtí molekulární biologové Marc Van Montagu a Jozef Schell v roce 1983, a na gram-negativní tyčová bakterie "Bartonella henselae", která je schopna přenášet DNA do eukaryotických buněk prostřednictvím svého vlastního transportního systému.

Vertikální přenos genů je zase kříž, ke kterému dochází u dvou jedinců nebo rostlin na pohlavním základě, přičemž geny jsou předávány dalším generacím. Mluvíme o přechodu podél vertikální linie sestupu.

Pokud jsou například zkříženy transgenní a netransgenní rostliny, netransgenní rostliny také přijmou konstrukty genů. Může být také přenesena na chromozomy, které mají genetické defekty.

V případě mikroorganismů se přenos DNA na potomstvo nazývá vertikální přenos. Tento termín také popisuje přenos patogenů během těhotenství, porodního procesu a po narození z matky na dítě. Mohou se zde vyskytnout infekční choroby, jako je zarděnka nebo HIV.

Funkce a úkol

V genetickém inženýrství se horizontální přenos genů používá k tvorbě geneticky modifikovaných organismů. Postup zahrnuje četné metody, které závisí na konkrétní změně, např. Zda se jedná o prokaryota nebo eukaryota. První popisuje živé bytosti, které nemají jádro. Jedná se například o bakterie, přesněji eubakterie a archaebakterie. Vyznačují se vysokou biologickou přizpůsobivostí a jednoduchou morfologií, nemají mitochondrie, genom prostý v cytoplazmě, mají komplexní extracelulární matrici a další DNA.

V souladu s tím jsou eukaryoty organismy, které mají jádro a vyvíjejí se z rodičovských buněk obsahujících jádro. Tyto zase mohou být spory nebo zygoty. Zygota je diploidní buňka, která vznikla z vajíček a spermií. Spory jsou jednoduché nebo mnohobuněčné mikroorganismy s vysokou odolností vůči vlivům prostředí.

V prokaryotech dochází k transformaci, transdukci a konjugaci, v eukaryotech dochází k transfekci. Během transdukce jsou DNA fragmenty přenášeny mezi dvěma bakteriemi infekcí bakteriofágy. Během konjugace se DNA přenáší z jedné bakterie na druhou. Také od dárce k příjemci přes hranice druhů. Bakterie, které fungují jako dárci, mají F-faktor, který umožňuje konjugaci na prvním místě. Spojení mezi bakteriemi se vytvoří pomocí plazmového můstku a dárce převede plazmid k příjemci. Transformace je naopak absorpcí volné DNA bakteriemi.

Nemoci a nemoci

Vědci nyní dokázali, že lidské geny byly nejen převedeny z jedné generace na další pomocí vertikálního přenosu genů, ale že je také lidé během evoluce převzali z bakterií. Více než sto genů z mikroorganismů našlo cestu do lidského genomu pomocí horizontálního přenosu genů.

Výsledek výzkumu nejprve vyvolal rozruch v roce 2001, ale byl stále považován za kontroverzní. Vzhledem k tomu, že v průběhu let byla k dispozici rozsáhlejší databáze genomu, porovnali britští vědci geny z druhů ovocných mušek, primátů, různých nematod a lidí s genetickým složením mikroorganismů. Výsledkem u lidí bylo 145 genů, které původně pocházejí ze světa mikrobů a také plní důležité úkoly, například se podílejí na metabolismu lipidů nebo na různých imunitních reakcích.

K tomuto horizontálnímu přenosu genů pravděpodobně dochází v době, kdy se různé druhy ještě nerozdělily. Oproti tomu přenos genů v této formě existuje dodnes u nematodů a ovocných mušek. Způsob, jakým byly takové bakterie zavedeny do lidského genomu, nebyl dosud objasněn. Jedním možným vysvětlením jsou viry, které mohly sloužit jako dopravní prostředek.

Obecně může mít genový přenos pozitivní účinek na zdraví organismů tím, že je imunní vůči vnějším zranitelnostem, ale může se také vyskytnout opak, kdy se patogeny, jako v případě viru HI, přenesou na jiný organismus.