Трансгенные организмы

Обзор

Трансгенные организмы генетически модифицированы для переноски трансгенов – генов различных видов – как часть их генома. Трансген может быть либо другой версией одного из генов организма, либо геномом, которого нет в их геноме. Трансгены обычно генерируются рекомбинантными методами ДНК и клонирования ДНК. Трансгенные бактерии, растения и животные позволяют ученым решать биологические вопросы и разрабатывать практические решения.

Создание трансгенного организма

Ученые начинают процесс трансгенеза – введения трансгена в геном организма– путем выбора соответствующей методики. Существует несколько биологических, химических и физических методов трансгенеза. Общий биологический метод включает в себя вирус-опосредованное введение особой ДНК в геном клетки-хозяина, называемый трансдукции. Популярный химический метод использует фосфат кальция (Ca₃(PO₄)₂). Метод основан на формировании Ca₃(PO₄) 2 /DNA осадок для_{облегчения связывания ДНК}с клетками и входящих в них. Физические методы, такие как микроинъекция – метод, который использует тонкую стеклянную иглу, чтобы вручную вставить генетический материал в клетки– искусственно ввести ДНК силой.

Оказавшись внутри клетки, трансген может интегрироваться случайным образом или на определенном участке в геноме с помощью ферментов восстановления ДНК (т.е. рекомбинации). Эти трансгенные клетки затем размножаются и реплицируют трансген как часть их генома, быстро выражая интерес к гену исследователя. Трансген не может интегрироваться в геном, и, следовательно, вызвать только переходное выражение гена исследователя интереса. Как правило, выбираемый маркер (например, ген устойчивости к антибиотикам) или ген репортера (например, GFP) включаются вместе с геном интереса, так что клетки с успешной трансгенной интеграцией могут быть идентифицированы.

Трансгены могут быть введены в животных и растений

У животных трансген обычно вставляется в раннюю стадию оплодотворенной яйцеклетки путем микроинъекции. Надежда заключается в том, что трансген будет интегрироваться в зародышевые клетки-репродуктивные клетки-предшественники, которые становятся gametes (т.е. яйцеклетки или спермы) – так что он будет выражаться во всех развивающихся клеток организма. Кроме того, интеграция зародышевой линии является натяженной, а это означает, что трансген может быть передан из поколения в поколение путем размножения. Трансгенные животные возвращаются – потомство спаривается с родителем, чтобы создать линии животных, которые являются однородными для трансгена.

Растительный трансгенез регулярно использует биологический метод, такой как бактериальный вектор доставки, ввести инодерной ДНК в клетки. Rhizobium radiobacter (ранее известный как Agrobacterium tumefaciens) является почвенной, патогенной бактерией, которая может инфицировать растения и интегрировать его плазмидную ДНК в геном растения. Ученые модифицировали R. radiobacter так, что плазмидная ДНК может нести трансген. Образцы тканей растений культури с R. radiobacter, чтобы обеспечить инфекцию и интеграцию трансгена. Эти ткани дополнительно культурировать на селективных средств массовой информации, которые вызывают стрелять и корень роста до зарождающегося растения могут быть переданы в почву. Эти трансгенные растения перекрещены, чтобы создать линии высокодоходных, трансгенных растений.

Практическое использование трансгенных организмов

Трансгенные организмы имеют много применений в сельском хозяйстве, науке, промышленности и медицине. Например, были произведены трансгенные растения, устойчивые к насекомым для повышения урожайности и сокращения использования пестицидов (например, кукурузы Bt); бактерии были разработаны для использования в биомедицинских исследованиях и для производства биотоплива; и трансгенные животные используются для производства лекарственных средств, таких как человеческие белки, и для создания моделей болезней человека. Ученые используют силу трансгенных растений, бактерий и животных для исследования экспрессии генов, создания желаемых генных продуктов или поощрения ценных черт.