Как и почему ученые манипулируют генетической информацией?
Организмы имеют десятки тысяч белков, и генетическая модификация - это процесс их передачи из одного организма в другой. Природа делала это на протяжении тысячелетий. Например, некоторые виды сладкого картофеля экспрессируют ген бактерий, который внедрился в геном картофеля. Затем ученые разработали способ сделать это намеренно.
Первым патентом на генно-инженерный организм была бактерия. Разработанный в 1971 году Анандой Чакрабарти, индийско-американским биологом, он был разработан для того, чтобы иметь вкус к сырой нефти, чтобы его можно было использовать для очистки разливов нефти путем поглощения или разрушения нефти.
Ученые решают, какую черту они хотели бы привнести в организм, такую как устойчивость к засухе или способность производить витамин. Анализируя генетический код, они могут точно определить, какая часть ДНК кодирует интересующий ген, и выбрать ферменты, которые будут вырезать ту часть, которая им нужна. Обычно они изменяют геном растения с помощью бактерии Agrobacterium tumefaciens. Эта бактерия естественным образом проникает в клетки растений в дикой природе.
Несколько специфических генов затем удаляются из бактериальной плазмиды, круговой генетической структуры, которая может реплицироваться независимо и передаваться через бактерии. Это сокращение оставляет линейный кусок ДНК, который кодирует только для инструкций репликации и для базового функционирования клеток.
Для создания новой «рекомбинантной плазмиды» интересующий разрезанный ген, линейная получающая ДНК и фермент ДНК-лигаза смешиваются вместе, вызывая интеграцию нового гена.
Клетки выращиваются в культуре и будут давать семена как взрослые, которые будут наследовать трансген, хотя они могут не экспрессировать его.
ГМО имеют потенциал для уменьшения голода и недоедания в мире, особенно для тех, кто живет в странах с низким уровнем дохода. Примеры таких нововведений включают «золотой рис», который модифицируется для повышения уровня столь необходимого витамина бета-каротина.
Другие виды риса были модифицированы таким образом, чтобы они могли выживать с очень ограниченным количеством воды после введения в геном гена пустынного растения. Помидоры, устойчивые к морозу и температурам замерзания, также были получены с использованием гена антифриза из рыбы с холодной водой.
В будущем мы могли бы даже увидеть введение вакцин и лекарств в некоторые продукты питания, например, картофель, который был разработан для производства съедобной вакцины против патогенной кишечной палочки.
Создание ГМО
-
Сначала плазмиду удаляют, открывая бактериальную клетку и очищая содержимое внутри.
-
Т-ДНК вырезали из плазмиды с помощью ферментов рестрикции, которые разрезали геном в определенных точках, чтобы удалить некоторые гены.
-
Инородная ДНК, которая должна быть перенесена в Т-ДНК, также разрезается с использованием рестрикционных ферментов для отбора целевого гена.
-
Процесс резки создает линейную молекулу, которая готова принять новую ДНК.
-
Ген и открытый вектор смешивают вместе с ДНК-лигазой, ферментом, который соединяет концы гена и открытый вектор.
-
Предполагается, что нагревание клеток (тепловое шокирование) создает поры, которые позволяют сконструированной плазмиде проникать в клетку растения.
-
Бактерия несет интересующий ген и инструкции по репликации в хромосомы клеточной стенки растения.
- Растительные клетки растут в культуре и в конечном итоге дают семена, которые содержат природно унаследованный трансген.
-
-
-
-
-
-
Эта статья была первоначально опубликована в выпуске 101 « Как это работает», написанном Чарли Эвансом
Чтобы узнать больше о научных и технических статьях, приобретите последнюю версию « Как это работает» у всех хороших продавцов или на нашем веб-сайте. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала «Как это работает», подпишитесь «> подпишитесь сегодня !