Génový prenos

Pod Génový prenos sa týka umelého alebo prirodzeného prenosu cudzieho genetického materiálu do oplodnenej vaječnej bunky. Presnejšie povedané, jednotlivé gény sa prenášajú z darcovského organizmu na prijímajúci organizmus. Rozlišuje sa medzi horizontálnym a vertikálnym prenosom génov. Génový prenos sa môže uskutočniť transformáciou, konjugáciou alebo transfekciou. Technické procesy sú napríklad mikroinjekcia alebo biolistická metóda, tiež známa ako „génová pištoľ“.

Čo je prenos génov?

Horizontálny prenos génov je proces, pri ktorom sa genetický materiál prijíma alebo odovzdáva bez sexuálnych reprodukčných dráh a bez ohľadu na hranice druhov. Gén s určitou vlastnosťou sa zavedie do genómu a tam sa aktivuje. Presnejšie povedané, to znamená, že genetický materiál sa neprenáša pozdĺž línie, zatiaľ čo vertikálny prenos génov sa uskutočňuje prostredníctvom predkov k potomkom.

V teórii evolúcie poskytuje horizontálny prenos génov vysvetlenie vzniku napríklad mikroorganizmov, ktoré sa vyznačujú veľkými skokmi vo vývoji. Z tohto dôvodu musí byť vertikálny prenos diferencovaný ako špeciálna forma, pri ktorej sa patogény prenášajú na iný genóm jednej infikovanej generácie.

Horizontálny prenos bol dokázaný v mikroorganizmoch a bezstavovcoch. Napríklad gény rezistentné na antibiotiká sa šíria medzi baktériami. Na druhej strane, v prípade baktérií Wolbachia sa pašuje celý genóm do buniek ovocnej mušky, aj keď niektoré gény neskôr prevezmú určité funkcie.

V dôsledku rýchleho rozkladu tansgénnej DNA mimo bunky nie je pravdepodobné, že v mikrobiologickej faune dôjde k horizontálnemu prenosu génov. Väčšinou sa koná v laboratóriu. Samotný výskyt rôznych rezistencií a patogénov by mohol zase poskytnúť informácie o prirodzene sa vyskytujúcom génovom prenose.

Takýto prenos génov sa preukázal napríklad v pôdnej baktérii „Agrobacterium tumefaciens“, ktorá má schopnosť prenášať DNA do rastlinných buniek, čo bol proces, ktorý prvýkrát opísali belgickí molekulárni biológovia Marc Van Montagu a Jozef Schell v roku 1983, a na gramnegatívna tyčová baktéria "Bartonella henselae", ktorá je schopná prenášať DNA do eukaryotických buniek prostredníctvom svojho vlastného transportného systému.

Vertikálny prenos génov je kríž, ktorý sa vyskytuje u dvoch jedincov alebo rastlín na sexuálnom základe, pričom gény sa prenášajú na ďalšie generácie. Hovoríme o prechode pozdĺž vertikálnej línie zostupu.

Ak sú napríklad skrížené transgénne a netransgénne rastliny, netransgénne rastliny tiež prijímajú konštrukty génov. Môže sa preniesť aj na chromozómy, ktoré majú genetické defekty.

V prípade mikroorganizmov sa prenos DNA na potomstvo nazýva vertikálny prenos. Tento pojem tiež opisuje prenos patogénov počas tehotenstva, proces narodenia a po narodení z matky na dieťa. Môžu sa tu vyskytnúť infekčné choroby, ako je rubeola alebo HIV.

Funkcia a úloha

V genetickom inžinierstve sa horizontálny prenos génov používa na vytváranie geneticky modifikovaných organizmov. Postup zahŕňa množstvo metód, ktoré závisia od konkrétnej zmeny, napríklad či ide o prokaryotickú alebo eukaryotickú. Prvý popisuje živé bytosti, ktoré nemajú jadro. Sú to napríklad baktérie, presnejšie eubaktérie a archaebaktérie. Vyznačujú sa vysokou biologickou adaptabilitou a jednoduchou morfológiou, nemajú mitochondrie, genóm bez cytoplazmy, majú komplexnú extracelulárnu matricu a ďalšiu DNA.

V súlade s tým sú eukaryoty organizmy, ktoré majú jadro a vyvíjajú sa z rodičovských buniek obsahujúcich jadro. Môžu to byť spóry alebo zygoty. Zygota je diploidná bunka, ktorá vznikla z vajíčok a spermií. Spóry sú jednoduché alebo viacbunkové mikroorganizmy s vysokou odolnosťou voči vplyvom prostredia.

V prokaryotoch prebieha transformácia, transdukcia a konjugácia, v eukaryotoch transfekcia. Počas transdukcie infekcia bakteriofágmi prenáša fragmenty DNA medzi dve baktérie. Počas konjugácie sa DNA prenáša z jednej baktérie na druhú. Od darcu k príjemcovi cez hranice druhov. Baktérie, ktoré pôsobia ako darcovia, majú F-faktor, ktorý v prvom rade umožňuje konjugáciu. Spojenie medzi baktériami sa vytvorí pomocou plazmového mostíka a darca prevedie plazmid k príjemcovi. Transformácia je zasa prijatím voľnej DNA baktériami.

Choroby a choroby

Vedci teraz dokázali dokázať, že ľudské gény sa nielen prenášali z jednej generácie na ďalšiu pomocou vertikálneho prenosu génov, ale že ich v priebehu evolúcie prevzali aj ľudia z baktérií. Horizontálnym prenosom génov sa do ľudského genómu dostalo viac ako sto génov z mikroorganizmov.

Výsledok výskumu spôsobil prvý rozruch v roku 2001, ale stále sa považoval za kontroverzný. Ako sa v priebehu rokov sprístupňovala rozsiahlejšia databáza genómov, britskí vedci porovnávali gény z druhov ovocných mušiek, primátov, rôznych nematód a ľudí s genetickým zložením mikroorganizmov. Výsledkom u ľudí bolo 145 génov, ktoré pôvodne pochádzajú zo sveta mikróbov a plnia tiež dôležité úlohy, napríklad sa podieľajú na metabolizme lipidov alebo na rôznych imunitných reakciách.

K takémuto horizontálnemu prenosu génov pravdepodobne dochádza v čase, keď sa rôzne druhy ešte nerozštiepili. Naopak, prenos génov v tejto forme existuje dodnes v nematódach a ovocných muškách. Spôsob, akým sa takéto baktérie zavádzajú do ľudského genómu, ešte nebol objasnený. Jedným z možných vysvetlení sú vírusy, ktoré mohli slúžiť ako dopravný prostriedok.

Všeobecne môže mať génový prenos pozitívny vplyv na zdravie organizmov tým, že ich robí imunnými voči vonkajšej vnímavosti, ale môže sa vyskytnúť aj opak, pri ktorom sa patogény, ako v prípade vírusu HI, prenášajú na iný organizmus.