Gene prenos se nanaša na umetni ali naravni prenos tujega genskega materiala v oplojeno jajčece. Natančneje, posamezni geni se prenesejo iz organizma darovalca v organizem prejemnika. Ločimo vodoravno in navpično gen prenos. Gene prenos lahko poteka s transformacijo, konjugacijo ali transfekcijo. Tehnične metode so na primer mikroinjekcija ali biolistična metoda, imenovana tudi "genska pištola".
Kaj je prenos genov?
Prenos genov se nanaša na umetni ali naravni prenos tujega genskega materiala v oplojeno jajčece. Horizontalni prenos genov je postopek, pri katerem se genski material prevzame ali prenese brez spolnih reproduktivnih poti in ne glede na meje vrst. V tem procesu se gen s posebno lastnostjo vnese v genom in tam aktivira. Natančneje, to pomeni, da se genski material ne prenaša po rodu, medtem ko se vertikalni prenos genov zgodi prek prednikov na potomce. V evolucijski teoriji vodoravni prenos genov na primer pojasnjuje pojav mikroorganizmov, za katere so značilni močni evolucijski preskoki. Navpični prenos, pri katerem patogeni se z genetskim materialom okužene generacije prenašajo na drugo generacijo, jih je treba ločiti kot posebno obliko. Pri mikroorganizmih in nevretenčarjih je dokumentiran vodoravni prenos. Med bakterijena primer geni, ki so odporni na antibiotiki širjenje. V Wolbachia bakterije, po drugi strani pa se celoten genom prenese v celice sadne muhe, četudi kasneje le nekateri geni prevzamejo določene funkcije. Zaradi hitre razgradnje tangenske DNA zunaj celice verjetno ne bo prišlo do horizontalnega prenosa genov v mikrobiološki favni. Večinoma poteka v laboratoriju. Vendar pa pojav različnih uporov in patogeni sam lahko zagotovi informacije o naravnem prenosu genov. Takšen prenos genov je bil na primer dokazan pri talni bakteriji Agrobacterium tumefaciens, ki ima sposobnost prenosa DNK v rastlinske celice, postopek, ki sta ga belgijski molekularni biologi Marc Van Montagu in Jozef Schell prvič opisala leta 1983 in v Gramu -negativna paličasta bakterija Bartonella henselae, ki lahko prek lastnega transportnega sistema prenese DNA v evkariontske celice. Vertikalni prenos genov pa je križanje, ki poteka med dvema posameznikoma ali rastlinama na spolni osnovi, pri čemer se geni prenašajo na naslednje generacije. Nato govorimo o prenosu po navpični liniji. Na primer, če se križajo transgene in netransgene rastline, tudi tiste, ki niso transgene, poberejo konstrukte genov. Prav tako lahko gre za nadaljevanje kromosomi ki imajo genske napake. V mikroorganizmih se dedovanje DNK potomcem imenuje vertikalni prenos. Ta izraz pa dodatno opisuje prenos patogeni med nosečnost, porodni proces in po rojstvu matere otroku. Nalezljive bolezni se lahko pojavijo tukaj, npr rubela ali HIV.
Funkcija in naloga
In genski inženiring, horizontalni prenos genov se uporablja za ustvarjanje gensko spremenjenih organizmov. Postopek vključuje številne metode, odvisno od določene modifikacije, na primer, ali gre za prokarion ali evkarion. Prvi se nanaša na organizme, ki nimajo celičnega jedra. To so npr bakterije, natančneje evbakterije in arhebakterije. Zanje je značilna visoka biološka prilagodljivost in preprosta morfologija, nimajo mitohondriji, genom brez citoplazme, imajo kompleksen zunajcelični matriks in dodatno DNA. Skladno s tem so evkarionti organizmi, ki imajo jedro in se razvijejo iz začetnih celic, ki vsebujejo jedro. To pa so lahko spore ali zigote. Zigota je diploidna celica, ki je nastala iz jajčeca in sperme celica. Spore so enocelični ali večcelični mikroorganizmi z visoko odpornostjo na vplive okolja. Pri prokariontih pride do transformacije, transdukcije in konjugacije; pri evkariontih pride do transfekcije. Pri transdukciji se fragmenti DNA prenesejo med dvema bakterijama z okužbo z bakteriofagi, pri konjugaciji pa se DNA prenese iz ene bakterije v drugo. Tudi od darovalca do prejemnika prek meja vrst. Bakterije, ki delujejo kot darovalci, imajo faktor F, ki najprej omogoči konjugacijo. S pomočjo plazemskega mostu se ustvari povezava med bakterijami in darovalec prenese plazmid prejemniku. Transformacija pa je prevzem proste DNA s strani bakterij.
Bolezni in motnje
Raziskovalci so zdaj lahko dokazali, da se človeški genski material ni prenašal le iz generacije v generacijo z vertikalnim prenosom genov, temveč da so ga ljudje med evolucijo tudi prevzeli iz bakterij. Tako je v človeški genom v vodoravni prenos genov vstopilo več kot sto genov mikroorganizmov. Rezultat raziskave je prvič vznemiril leta 2001, vendar je bil še vedno sporen. Ko so leta napredovala, je končno postala na voljo obsežnejša baza podatkov o genomih in britanski znanstveniki so gene iz vrst sadnih muh, primatov, različnih ogorčic in ljudi primerjali z dednim materialom iz mikroorganizmov. V primeru ljudi je bilo rezultat 145 genov, ki izvirajo iz mikrobnega sveta in ki opravljajo tudi pomembne funkcije, na primer vključenost v presnova maščob ali pri različnih imunskih reakcijah. Tak horizontalni prenos genov se je verjetno zgodil v času, ko se različne vrste še niso razdelile. Nasprotno pa pri ogorčicah in sadnih muhah prenos genov v tej obliki obstaja še danes. Vendar še ni bilo mogoče razjasniti, kako je potekalo tihotapljenje takšnih bakterij v človeški genom. Ena izmed možnih razlag je virusi, ki bi lahko služil kot prevoznik. Na splošno lahko prenos genov pozitivno vpliva na zdravje organizmov, tako da postanejo imuni na zunanjo dovzetnost, lahko pa se zgodi tudi obratno, pri čemer se patogeni, tako kot v primeru HIV, prenašajo na drug organizem.
