การถ่ายโอนยีน: หน้าที่งานบทบาทและโรค

ยีน การถ่ายโอนหมายถึงการถ่ายโอนสารพันธุกรรมต่างประเทศเทียมหรือตามธรรมชาติไปยังไข่ที่ปฏิสนธิ ยีนแต่ละตัวจะถูกถ่ายโอนจากสิ่งมีชีวิตของผู้บริจาคไปยังสิ่งมีชีวิตของผู้รับอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างแนวนอนและแนวตั้ง ยีน โอน. ยีน การถ่ายโอนสามารถเกิดขึ้นได้โดยการเปลี่ยนแปลงการผันคำกริยาหรือการเปลี่ยนถ่าย วิธีการทางเทคนิค ได้แก่ microinjection หรือ biolistic method เรียกอีกอย่างว่า "gene gun"

การถ่ายโอนยีนคืออะไร?

การถ่ายยีนหมายถึงการถ่ายโอนสารพันธุกรรมจากต่างประเทศเทียมหรือตามธรรมชาติไปยังไข่ที่ปฏิสนธิ การถ่ายโอนยีนในแนวนอนเป็นกระบวนการที่สารพันธุกรรมถูกถ่ายหรือส่งต่อโดยไม่มีวิถีการสืบพันธุ์ทางเพศและไม่คำนึงถึงขอบเขตของสายพันธุ์ ในกระบวนการนี้ยีนที่มีคุณสมบัติเฉพาะจะถูกนำเข้าสู่จีโนมและเปิดใช้งานที่นั่น อย่างแม่นยำมากขึ้นนั่นหมายความว่าสารพันธุกรรมไม่ได้ถูกถ่ายโอนไปตามสายเลือดในขณะที่การถ่ายโอนยีนในแนวตั้งเกิดขึ้นผ่านบรรพบุรุษไปยังลูกหลาน ในทฤษฎีวิวัฒนาการการถ่ายโอนยีนในแนวนอนให้คำอธิบายเกี่ยวกับการเกิดขึ้นของจุลินทรีย์ตัวอย่างเช่นซึ่งมีลักษณะการวิวัฒนาการที่ก้าวกระโดด การส่งผ่านแนวตั้งซึ่งใน เชื้อโรค จะถูกส่งต่อไปยังรุ่นอื่นผ่านทางสารพันธุกรรมของรุ่นที่ติดเชื้อซึ่งจะต้องแยกความแตกต่างจากสิ่งนี้เป็นรูปแบบพิเศษ ในจุลินทรีย์และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังจะมีการบันทึกการถ่ายโอนในแนวนอน ในหมู่ แบคทีเรียตัวอย่างเช่นยีนที่ทนต่อ ยาปฏิชีวนะ การแพร่กระจาย. ใน Wolbachia แบคทีเรียในทางกลับกันจีโนมทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ของแมลงวันผลไม้แม้ว่าจะมีเพียงยีนบางส่วนที่เข้ามารับหน้าที่บางอย่างในภายหลังก็ตาม เนื่องจากการสลายตัวของดีเอ็นเอแทนยีนอย่างรวดเร็วภายนอกเซลล์การถ่ายโอนยีนในแนวนอนจึงไม่น่าเกิดขึ้นในสัตว์จุลชีววิทยา ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตามการเกิดขึ้นของความต้านทานต่างๆและ เชื้อโรค เพียงอย่างเดียวสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการถ่ายโอนยีนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ การถ่ายโอนยีนดังกล่าวได้แสดงให้เห็นแล้วเช่นในแบคทีเรียในดิน Agrobacterium tumefaciens ซึ่งมีความสามารถในการถ่ายโอน DNA ไปยังเซลล์พืชซึ่งเป็นกระบวนการที่นักชีววิทยาโมเลกุลชาวเบลเยียมอธิบายไว้เป็นครั้งแรก Marc Van Montagu และ Jozef Schell ในปี 1983 และใน Gram - แบคทีเรียแท่งเชิงลบ Bartonella henselae ซึ่งสามารถถ่ายโอน DNA ไปยังเซลล์ยูคาริโอตผ่านระบบขนส่งของมันเอง ในทางกลับกันการถ่ายโอนยีนในแนวตั้งเป็นการผสมข้ามกันที่เกิดขึ้นระหว่างบุคคลหรือพืชสองชนิดโดยอาศัยเพศโดยยีนจะถูกส่งต่อไปยังคนรุ่นต่อไป จากนั้นเรากำลังพูดถึงการส่งผ่านตามแนวตั้ง ตัวอย่างเช่นหากมีการผสมข้ามพันธุ์พืชและไม่แปลงพันธุกรรมพืชที่ไม่ผ่านการดัดแปรพันธุกรรมจะรับโครงสร้างของยีนด้วยเช่นกัน ในทำนองเดียวกันอาจเป็นเรื่องของการส่งต่อไปยัง โครโมโซม ที่มีข้อบกพร่องของยีน ในจุลินทรีย์การถ่ายทอดดีเอ็นเอไปยังลูกหลานเรียกว่าการถ่ายทอดในแนวตั้ง ในทางกลับกันคำนี้อธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับการส่งไฟล์ เชื้อโรค ในระหว่าง การตั้งครรภ์, กระบวนการคลอดและหลังคลอดโดยแม่สู่ลูก. โรคติดเชื้อ สามารถเกิดขึ้นได้ที่นี่เช่น หัดเยอรมัน หรือเอชไอวี

ฟังก์ชั่นและงาน

In พันธุวิศวกรรมการถ่ายโอนยีนในแนวนอนใช้เพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับวิธีการต่างๆมากมายขึ้นอยู่กับการดัดแปลงเฉพาะเช่นว่าเป็นโปรคาริโอตหรือยูคาริโอต อดีตหมายถึงสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีนิวเคลียสของเซลล์ เหล่านี้คือเช่น แบคทีเรียeubacteria และ archaebacteria ที่แม่นยำยิ่งขึ้น พวกมันโดดเด่นด้วยความสามารถในการปรับตัวทางชีวภาพที่สูงและสัณฐานวิทยาที่เรียบง่ายไม่มี mitochondriaซึ่งเป็นจีโนมฟรีในไซโทพลาสซึมมีเมทริกซ์นอกเซลล์ที่ซับซ้อนและดีเอ็นเอเพิ่มเติม ดังนั้นยูคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียสและพัฒนาจากเซลล์เริ่มต้นที่ประกอบด้วยนิวเคลียส ในทางกลับกันสิ่งเหล่านี้อาจเป็นสปอร์หรือไซโกต ไซโกตเป็นเซลล์ซ้ำที่เกิดขึ้นจากไข่และ สเปิร์ม เซลล์. สปอร์เป็นจุลินทรีย์เซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ที่มีความต้านทานต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมสูง ในโปรคาริโอตการเปลี่ยนแปลงการแปลงสัญญาณและการผันคำกริยาเกิดขึ้น ในยูคาริโอตการเปลี่ยนถ่ายเกิดขึ้น ในการถ่ายโอนชิ้นส่วนดีเอ็นเอจะถูกถ่ายโอนระหว่างแบคทีเรียสองตัวโดยการติดเชื้อแบคทีเรียในการผันดีเอ็นเอจะถูกถ่ายโอนจากแบคทีเรียตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง แม้จากผู้บริจาคไปยังผู้รับข้ามขอบเขตสายพันธุ์ แบคทีเรียที่ทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคมีปัจจัย F ที่ทำให้การผันคำกริยาเป็นไปได้ในตอนแรก การใช้พลาสมาบริดจ์สร้างการเชื่อมต่อระหว่างแบคทีเรียและผู้บริจาคจะถ่ายโอนพลาสมิดไปยังผู้รับ ในทางกลับกันการเปลี่ยนแปลงคือการดูดซึมดีเอ็นเออิสระโดยแบคทีเรีย

โรคและความผิดปกติ

ขณะนี้นักวิจัยสามารถแสดงให้เห็นว่าสารพันธุกรรมของมนุษย์ไม่เพียง แต่ถ่ายโอนจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นถัดไปโดยการถ่ายโอนยีนตามแนวตั้งเท่านั้น แต่มนุษย์ยังนำมาใช้จากแบคทีเรียในระหว่างวิวัฒนาการอีกด้วย ดังนั้นยีนจากจุลินทรีย์มากกว่าหนึ่งร้อยยีนจึงเข้าสู่จีโนมของมนุษย์ผ่านการถ่ายโอนยีนในแนวนอน ผลการวิจัยครั้งแรกก่อให้เกิดความปั่นป่วนในปี 2001 แต่ก็ยังถือว่าเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ เมื่อหลายปีผ่านไปฐานข้อมูลจีโนมที่กว้างขวางมากขึ้นในที่สุดก็พร้อมใช้งานและนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เปรียบเทียบยีนจากแมลงวันผลไม้บิชอพไส้เดือนฝอยต่าง ๆ และมนุษย์ด้วยวัสดุทางพันธุกรรมจากจุลินทรีย์ ในกรณีของมนุษย์ผลลัพธ์คือ 145 ยีนที่กำเนิดในโลกของจุลินทรีย์และยังทำหน้าที่สำคัญเช่นมีส่วนเกี่ยวข้องกับ การเผาผลาญไขมัน หรือในปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันต่างๆ การถ่ายโอนยีนในแนวนอนดังกล่าวอาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สปีชีส์ต่างๆยังไม่แยกออก ในทางตรงกันข้ามในไส้เดือนฝอยและแมลงวันผลไม้การถ่ายทอดยีนในรูปแบบนี้ยังคงมีอยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามยังไม่สามารถชี้แจงได้ว่าการลักลอบนำแบคทีเรียดังกล่าวเข้าสู่จีโนมของมนุษย์เกิดขึ้นได้อย่างไร คำอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือ ไวรัสซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นผู้ขนส่ง โดยทั่วไปการถ่ายยีนอาจมีผลดีทั้งต่อ สุขภาพ ของสิ่งมีชีวิตโดยทำให้พวกมันมีภูมิคุ้มกันต่อความอ่อนแอจากภายนอก แต่สิ่งที่ตรงกันข้ามก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกันโดยเชื้อโรคเช่นเดียวกับในกรณีของเอชไอวีจะถูกส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตอื่น