Pemindahan gen

Di bawah Pemindahan gen merujuk kepada pemindahan buatan atau semula jadi bahan genetik asing ke sel telur yang disenyawakan. Lebih tepat lagi, gen individu dipindahkan dari organisma penderma ke organisma penerima. Perbezaan dibuat antara pemindahan gen mendatar dan menegak. Pemindahan gen boleh berlaku melalui transformasi, konjugasi, atau transfeksi. Proses teknikal, misalnya, suntikan mikro atau kaedah biolistik, juga dikenal sebagai "senapang gen".

Apa itu pemindahan gen?

Pemindahan gen mendatar adalah proses di mana bahan genetik dibawa masuk atau dilalui tanpa laluan pembiakan seksual dan tanpa mengira batas spesies. Gen dengan harta tertentu diperkenalkan ke dalam genom dan diaktifkan di sana. Lebih tepatnya, ini bermaksud bahawa bahan genetik tidak dipindahkan sepanjang garis keturunan, sementara pemindahan gen menegak berlaku melalui nenek moyang ke keturunan.

Dalam teori evolusi, pemindahan gen mendatar memberikan penjelasan untuk kemunculan, misalnya, mikroorganisma yang dicirikan oleh lompatan besar dalam pembangunan. Oleh itu, pada gilirannya, penghantaran menegak mesti dibezakan sebagai bentuk khas, di mana patogen ditularkan kepada yang lain melalui susunan genetik satu generasi yang dijangkiti.

Pemindahan mendatar telah terbukti pada mikroorganisma dan invertebrata. Contohnya, gen yang tahan terhadap antibiotik merebak di antara bakteria. Dalam kes bakteria Wolbachia, sebaliknya, keseluruhan genom diselundupkan ke dalam sel lalat buah, walaupun hanya beberapa gen yang kemudiannya mempunyai fungsi tertentu.

Oleh kerana pemecahan DNA tansgenik di luar sel dengan cepat, agak mustahil pemindahan gen mendatar terjadi pada fauna mikrobiologi. Selalunya ia berlaku di makmal. Kemunculan resistensi dan patogen yang berbeza saja dapat memberikan maklumat mengenai pemindahan gen yang berlaku secara semula jadi.

Pemindahan gen seperti itu telah terbukti, misalnya, dalam bakteria tanah "Agrobacterium tumefaciens", yang memiliki kemampuan untuk memindahkan DNA ke sel tumbuhan, suatu proses yang pertama kali dijelaskan oleh ahli biologi molekul Belgia Marc Van Montagu dan Jozef Schell pada tahun 1983, dan di bakteria batang gram negatif "Bartonella henselae", yang mampu memindahkan DNA ke dalam sel eukariotik melalui sistem pengangkutannya sendiri.

Pemindahan gen menegak, pada gilirannya, adalah salib yang berlaku pada dua individu atau tumbuhan secara seksual, di mana gen tersebut diturunkan ke generasi berikutnya. Kami kemudian bercakap mengenai transmisi di sepanjang garis keturunan menegak.

Sekiranya, misalnya, tanaman transgenik dan bukan transgenik disilang, tumbuhan bukan transgenik juga mengambil struktur gen. Ia juga dapat diturunkan ke kromosom yang mempunyai kecacatan genetik.

Dalam kes mikroorganisma, penyebaran DNA ke keturunan disebut transmisi menegak. Istilah ini juga menerangkan mengenai penularan patogen semasa kehamilan, proses kelahiran dan selepas kelahiran dari ibu kepada anak. Penyakit berjangkit seperti rubella atau HIV boleh berlaku di sini.

Fungsi & tugas

Dalam kejuruteraan genetik, pemindahan gen mendatar digunakan untuk membuat organisma yang diubahsuai secara genetik. Prosedur ini merangkumi banyak kaedah yang bergantung pada perubahan tertentu, misalnya sama ada prokariota atau eukariota. Yang pertama menggambarkan makhluk hidup yang tidak mempunyai inti. Ini seperti bakteria, lebih tepatnya eubacteria dan archaebacteria. Mereka dicirikan oleh penyesuaian biologi yang tinggi dan morfologi sederhana, tidak mempunyai mitokondria, genom yang bebas di sitoplasma, mempunyai matriks ekstraselular yang kompleks dan DNA tambahan.

Oleh itu, eukariota adalah organisma yang mempunyai nukleus dan berkembang dari sel induk yang mengandungi nukleus. Ini seterusnya boleh menjadi spora atau zigot. Zigot adalah sel diploid yang timbul dari sel telur dan sperma. Spora adalah mikroorganisma tunggal atau multiselular dengan daya tahan tinggi terhadap pengaruh persekitaran.

Di prokariota, transformasi, transduksi dan konjugasi berlaku; di eukariota, transfeksi. Semasa transduksi, serpihan DNA dipindahkan di antara dua bakteria melalui jangkitan dengan bakteriofag. Semasa konjugasi, DNA dipindahkan dari satu bakteria ke bakteria yang lain. Juga dari penderma hingga penerima melintasi batas spesies. Bakteria yang bertindak sebagai penderma mempunyai faktor-F yang memungkinkan konjugasi di tempat pertama. Hubungan antara bakteria dibuat melalui jambatan plasma dan penderma memindahkan plasmid ke penerima. Transformasi, seterusnya, adalah pengambilan DNA bebas oleh bakteria.

Penyakit & penyakit

Sementara itu, para penyelidik dapat membuktikan bahawa gen manusia tidak hanya dipindahkan dari satu generasi ke generasi yang lain melalui pemindahan gen menegak, tetapi manusia juga mengambilnya dari bakteria dalam evolusi. Lebih daripada seratus gen dari mikroorganisma memasuki genom manusia melalui pemindahan gen mendatar.

Hasil penyelidikan pertama kali menimbulkan kekecohan pada tahun 2001, tetapi masih dianggap kontroversial. Apabila pangkalan data genom yang lebih luas tersedia seiring berjalannya tahun, saintis Britain membandingkan gen dari spesies lalat buah, primata, pelbagai nematoda dan manusia dengan susunan genetik mikroorganisma. Hasilnya pada manusia adalah 145 gen, yang awalnya berasal dari dunia mikroba dan juga memenuhi tugas penting, misalnya mereka terlibat dalam metabolisme lipid atau dalam pelbagai reaksi imun.

Pemindahan gen mendatar seperti itu mungkin berlaku pada saat spesies yang berlainan belum berpisah. Sebaliknya, pemindahan gen dalam bentuk ini telah wujud hingga kini di nematoda dan lalat buah. Bagaimana bakteria seperti itu dimasukkan ke dalam genom manusia belum dapat dijelaskan. Satu penjelasan yang mungkin adalah virus yang mungkin berfungsi sebagai alat pengangkutan.

Secara umum, pemindahan gen dapat memberi kesan positif terhadap kesihatan organisma dengan menjadikannya kebal terhadap kerentanan luaran, tetapi sebaliknya juga dapat terjadi, di mana patogen, seperti dalam kasus virus HI, ditularkan ke organisme lain.