Gen Prijenos se odnosi na umjetni ili prirodni prijenos stranog genetskog materijala u oplođenu jajnu stanicu. Točnije, pojedinačni geni prenose se iz organizma donora u organizam primatelja. Razlikuju se vodoravni i okomiti gen prijenos. Gen prijenos se može izvršiti transformacijom, konjugacijom ili transfekcijom. Tehničke metode su, na primjer, mikroinjekcija ili biolistička metoda, koja se naziva i "genska puška".
Što je prijenos gena?
Prijenos gena odnosi se na umjetni ili prirodni prijenos stranog genetskog materijala u oplođenu jajnu stanicu. Horizontalni prijenos gena postupak je u kojem se genetski materijal uzima ili prenosi bez spolnih reproduktivnih putova i bez obzira na granice vrsta. U tom se procesu gen s određenim svojstvom uvodi u genom i tamo se aktivira. Točnije, to znači da se genetski materijal ne prenosi po lozi, dok se vertikalni prijenos gena događa preko predaka na potomke. U evolucijskoj teoriji, horizontalni prijenos gena pruža objašnjenje pojave mikroorganizama, na primjer, koje karakteriziraju snažni evolucijski skokovi. Vertikalni prijenos, u kojem patogeni koji se prenose na drugu generaciju putem genetskog materijala zaražene generacije, mora se razlikovati od toga kao poseban oblik. Kod mikroorganizama i beskičmenjaka dokumentiran je vodoravni prijenos. Među bakterijana primjer geni koji su otporni na antibiotici širenje. U Wolbachia bakterija, s druge strane, cijeli se genom prenosi u stanice voćne muhe, čak iako samo neki od gena kasnije preuzmu određene funkcije. Zbog brzog raspadanja tangenske DNA izvan stanice, malo je vjerojatno da će se u mikrobiološkoj fauni dogoditi horizontalni prijenos gena. Uglavnom se odvija u laboratoriju. Međutim, pojava raznih otpora i patogeni sam bi mogao pružiti informacije o prijenosu gena u prirodi. Takav prijenos gena dokazan je, na primjer, u bakteriji tla Agrobacterium tumefaciens, koja ima sposobnost prenošenja DNA u biljne stanice, postupak koji su belgijski molekularni biolozi Marc Van Montagu i Jozef Schell prvi put opisali 1983. godine i u Gramu -negativna bakterija štapića Bartonella henselae, koja je sposobna prenositi DNA u eukariotske stanice vlastitim transportnim sustavom. Vertikalni prijenos gena pak je križanje koje se odvija između dviju jedinki ili biljaka na spolnoj osnovi, pri čemu se geni prenose na sljedeće generacije. Tada govorimo o prijenosu vertikalnom lozom. Primjerice, ako se križaju transgene i netragenske biljke, one koje ne transgeniraju također uzimaju konstrukte gena. Isto tako, može se raditi o prijenosu na kromosomi koji imaju genske nedostatke. U mikroorganizmima se nasljeđivanje DNA potomstvu naziva vertikalni prijenos. Ovaj izraz, pak, dodatno opisuje prijenos programa patogeni za vrijeme trudnoća, proces rođenja i nakon rođenja majke djetetu. Zarazne bolesti mogu se ovdje pojaviti, npr rubeole ili HIV-a.
Funkcija i zadatak
In genetski inženjering, vodoravni prijenos gena koristi se za stvaranje genetski modificiranih organizama. Proces uključuje brojne metode, ovisno o određenoj modifikaciji, poput toga je li riječ o prokarionu ili eukariotu. Prvi se odnosi na organizme koji nemaju staničnu jezgru. To su npr bakterija, točnije eubakterije i arhebakterije. Karakterizira ih visoka biološka prilagodljivost i jednostavna morfologija, nemaju mitohondriji, genom slobodan u citoplazmi, imaju složenu izvanstaničnu matricu i dodatnu DNA. Sukladno tome, eukarioti su organizmi koji imaju jezgru i razvijaju se od početnih stanica koje sadrže jezgru. To pak mogu biti spore ili zigote. Zigota je diploidna stanica koja je nastala iz jajašca i sperma stanica. Spore su jednoćelijski ili višećelijski mikroorganizmi s velikom otpornošću na utjecaje okoline. U prokariota dolazi do transformacije, transdukcije i konjugacije; u eukariota dolazi do transfekcije. U transdukciji, fragmenti DNA prenose se između dvije bakterije infekcijom bakteriofazima. U konjugaciji, DNA se prenosi s jedne bakterije na drugu. Čak i od donatora do primatelja preko granica vrsta. Bakterije koje djeluju kao donatori imaju F faktor koji prije svega omogućuje konjugaciju. Pomoću plazma mosta stvara se veza između bakterija i donor prenosi plazmid primatelju. Transformacija je pak usvajanje slobodne DNA od strane bakterija.
Bolesti i poremećaji
Istraživači su sada uspjeli pokazati da se ljudski genetski materijal nije prenosio samo s generacije na generaciju vertikalnim prijenosom gena, već da su ga ljudi tijekom evolucije usvojili i iz bakterija. Tako je više od stotinu gena mikroorganizama ušlo u ljudski genom horizontalnim prijenosom gena. Rezultat istraživanja prvi je put izazvao pomutnju 2001. godine, ali se i dalje smatrao kontroverznim. Kako su godine odmicale, napokon je postala dostupna opsežnija baza podataka o genomima, a britanski su znanstvenici uspoređivali gene vrsta voćnih muha, primata, raznih nematoda i ljudi s nasljednim materijalom iz mikroorganizama. U slučaju ljudi, rezultat je 145 gena koji potječu iz mikrobnog svijeta i koji također obavljaju važne funkcije, poput sudjelovanja u metabolizam masti ili u raznim imunološkim reakcijama. Takav se vodoravni prijenos gena vjerojatno dogodio u vrijeme kada se različite vrste još nisu podijelile. Suprotno tome, kod nematoda i voćnih muha prijenos gena u ovom obliku postoji i danas. Međutim, još uvijek nije moguće razjasniti kako se odvijalo krijumčarenje takvih bakterija u ljudski genom. Jedno od mogućih objašnjenja je virusi, koji su mogli poslužiti kao transporteri. Općenito, prijenos gena može imati pozitivan učinak na zdravlje organizama čineći ih imunima na vanjsku osjetljivost, ali može se dogoditi i suprotno pri čemu se patogeni, kao u slučaju HIV-a, prenose na drugi organizam.
