遺伝子導入

下 遺伝子導入 受精卵細胞への外来遺伝物質の人工的または自然な移入を指します。より正確には、個々の遺伝子はドナー生物からレシピエント生物に移入されます。水平と垂直の遺伝子伝達が区別されます。 遺伝子導入は、形質転換、接合、またはトランスフェクションによって行うことができます。技術的プロセスは、たとえば、マイクロインジェクションまたは「遺伝子銃」としても知られているバイオリスティック法です。

遺伝子導入とは？

水平方向の遺伝子導入は、種の境界に関係なく、性的生殖経路なしで遺伝物質が取り込まれる、または渡されるプロセスです。このプロセスでは、特定の特性を持つ遺伝子がゲノムに導入され、そこで活性化されます。より正確には、これは遺伝物質が系統に沿って転送されないことを意味しますが、垂直な遺伝子転送は祖先から子孫へと行われます。

進化論では、遺伝子の水平伝達は、例えば、発達の大きな飛躍を特徴とする微生物の出現を説明します。これから、次に、垂直感染は特別な形として区別されなければならず、それによって病原体は、ある感染した世代の遺伝子構成を介して別のものに渡されます。

水平移動は微生物や無脊椎動物で証明されています。たとえば、抗生物質に耐性のある遺伝子はバクテリアに蔓延します。一方、ボルバキア属細菌の場合、たとえ一部の遺伝子だけが後で特定の機能を引き受けたとしても、ゲノム全体がショウジョウバエの細胞に密輸されます。

細胞外でのタンスジェニックDNAの急速な分解により、微生物相で水平遺伝子導入が起こる可能性はかなり低いです。ほとんどの場合、実験室で行われます。さまざまな耐性と病原菌の出現だけで、自然に発生する遺伝子導入に関する情報が得られます。

そのような遺伝子導入は、たとえば、植物細胞にDNAを導入する能力を持つ土壌細菌「Agrobacterium tumefaciens」で証明されています。グラム陰性桿菌「バルトネラヘンセラ」は、独自の輸送システムを介して真核細胞にDNAを移すことができます。

垂直遺伝子移入は、次に、2つの個体または植物で性的に発生する交配であり、それによって遺伝子が次世代に受け継がれます。次に、降下の垂直線に沿った伝染について話します。

例えば、トランスジェニック植物と非トランスジェニック植物を交配すると、非トランスジェニック植物も遺伝子のコンストラクトを取り込みます。また、遺伝的欠陥を持つ染色体にも受け継がれます。

微生物の場合、子孫へのDNAの受け渡しは垂直伝達と呼ばれます。この用語はまた、妊娠中、出産プロセス、および出産後の母親から子供への病原体の伝染を説明します。ここでは風疹やHIVなどの感染症が発生する可能性があります。

機能とタスク

遺伝子工学では、遺伝子組み換え生物を作成するために水平遺伝子伝達が使用されます。手順には、例えば原核生物であるか真核生物であるかなど、問題の変化に依存する多数の方法が含まれます。前者は、核を持たない生物について説明しています。これらは、例えば、細菌、より正確には真正細菌および古細菌である。それらは、高い生物学的適応性と単純な形態を特徴とし、ミトコンドリアがなく、細胞質にゲノムがなく、複雑な細胞外マトリックスと追加のDNAがあります。

したがって、真核生物は、核を有し、核を含む出発細胞から発生する生物である。これらは、次に胞子または接合子であり得る。受精卵は、卵子と精子の細胞から発生した二倍体細胞です。胞子は、環境の影響に対する耐性が高い単細胞または多細胞微生物です。

原核生物では、形質転換、形質導入、接合が起こり、真核生物では、トランスフェクションが起こります。形質導入の間、バクテリオファージによる感染により、2つの細菌間でDNA断片が移動します。 接合の間に、DNAは1つの細菌から別の細菌に移されます。また、種の境界を越えてドナーからレシピエントまで。 ドナーとして機能する細菌は、そもそも接合を可能にするF因子を持っています。プラズマブリッジによって細菌間の接続が作成され、ドナーがプラスミドをレシピエントに転送します。 次に、形質転換は、細菌による遊離DNAの取り込みです。

病気と病気

研究者は、人間の遺伝子構造が世代間で垂直遺伝子伝達によって伝達されただけでなく、進化の過程で細菌からそれらを引き継いだことを証明することができました。微生物からの100を超える遺伝子が、水平遺伝子導入を介してヒトゲノムに入りました。

研究の結果は2001年に最初に論争を引き起こしましたが、それでも論争の的になると見なされました。年が進むにつれてより広範なゲノムデータベースが利用可能になると、イギリスの科学者はショウジョウバエ、霊長類、さまざまな回虫および人間の種の遺伝子と微生物の遺伝的構成を比較しました。人間での結果は145の遺伝子で、もともとは微生物の世界に由来し、脂質代謝やさまざまな免疫反応に関与しているなど、重要な役割も果たしています。

このような水平方向の遺伝子導入は、異なる種がまだ分裂していない時期に発生する可能性があります。対照的に、この形での遺伝子導入は、回虫やショウジョウバエに今日まで存在しています。 そのような細菌がどのようにしてヒトゲノムに導入されたかはまだ明らかにされていない。考えられる原因の1つは、ウイルスが輸送手段として機能した可能性があることです。

一般に、遺伝子導入は、外部の感受性に対して免疫を与えることにより、生物の健康にプラスの影響を与える可能性がありますが、HIウイルスの場合のように病原体が別の生物に伝染する逆も起こります。