Gene overføring refererer til kunstig eller naturlig overføring av fremmed genetisk materiale til et befruktet egg. Mer presist, individuelle gener overføres fra en donororganisme til en mottakerorganisme. Det skilles mellom horisontal og vertikal gen overføre. Gene overføring kan skje ved transformasjon, konjugasjon eller transfeksjon. Tekniske metoder er for eksempel mikroinjeksjon eller den biolistiske metoden, også kalt “genpistol”.
Hva er genoverføring?
Genoverføring refererer til kunstig eller naturlig overføring av fremmed genetisk materiale til et befruktet egg. Horisontal genoverføring er en prosess der genetisk materiale blir tatt opp eller videreført uten seksuell reproduksjonsvei og uavhengig av artsgrenser. I denne prosessen introduseres et gen med en bestemt egenskap i et genom og aktiveres der. Mer presist betyr dette at genetisk materiale ikke overføres langs en avstamning, mens vertikal genoverføring skjer gjennom forfedre til etterkommere. I evolusjonsteorien gir horisontal genoverføring en forklaring på fremveksten av for eksempel mikroorganismer, som er preget av sterke evolusjonære sprang. Vertikal overføring, der patogener overføres til en annen generasjon via genetisk materiale til en infisert generasjon, må skilles fra dette som en spesiell form. I mikroorganismer og virvelløse dyr er horisontal overføring dokumentert. Blant bakterie, for eksempel gener som er resistente mot antibiotika spredt. I Wolbachia bakteriederimot overføres et helt genom til cellene i en fruktflue, selv om bare noen av genene senere tar over visse funksjoner. På grunn av den raske nedbrytningen av tansgenisk DNA utenfor en celle, er det lite sannsynlig at horisontal genoverføring vil forekomme i mikrobiologisk fauna. For det meste foregår det i laboratoriet. Imidlertid fremveksten av forskjellige motstander og patogener alene kunne gi informasjon om en naturlig forekommende genoverføring. Slik genoverføring er for eksempel demonstrert i jordbakterien Agrobacterium tumefaciens, som har evnen til å overføre DNA til planteceller, en prosess som først ble beskrevet av de belgiske molekylærbiologene Marc Van Montagu og Jozef Schell i 1983, og i Gram -negativ stavbakterie Bartonella henselae, som er i stand til å overføre DNA til eukaryote celler via sitt eget transportsystem. Vertikal genoverføring er i sin tur en krysning som skjer mellom to individer eller planter på seksuell basis, hvor gener overføres til de neste generasjonene. Vi snakker da om overføring langs den vertikale avstamningen. For eksempel, hvis transgene og ikke-transgene planter krysses, tar de ikke-transgene også opp konstruksjonene til genene. Likeledes kan det være snakk om å videreføre til kromosomer som har genfeil. I mikroorganismer kalles arv av DNA til avkom vertikal overføring. Dette begrepet beskriver i sin tur overføring av patogener under graviditet, fødselsprosess og etter fødselen av moren til barnet. Smittsomme sykdommer kan forekomme her, f.eks røde hunder eller HIV.
Funksjon og oppgave
In genteknologi, horisontal genoverføring brukes til å skape genetisk modifiserte organismer. Prosessen involverer mange metoder avhengig av den spesifikke modifikasjonen, for eksempel om det er en prokaryot eller eukaryot. Førstnevnte refererer til organismer som ikke har en cellekjerne. Disse er f.eks bakterie, nærmere bestemt eubakterier og arkebakterier. De er preget av en høy biologisk tilpasningsevne og en enkel morfologi, har ingen mitokondrier, et genom gratis i cytoplasmaet, har en kompleks ekstracellulær matrise og ytterligere DNA. Følgelig er eukaryoter organismer som har en kjerne og utvikler seg fra kjerneholdige startceller. Disse kan igjen være sporer eller zygoter. En zygote er en diploid celle som har oppstått fra et egg og sperm celle. Sporer er encellede eller flercellede mikroorganismer med høy motstand mot miljøpåvirkning. I prokaryoter forekommer transformasjon, transduksjon og konjugasjon; i eukaryoter forekommer transfeksjon. Ved transduksjon overføres DNA-fragmenter mellom to bakterier ved infeksjon med bakteriofager. I konjugering overføres DNA fra en bakterie til en annen. Selv fra giver til mottaker på tvers av artsgrenser. Bakterier som fungerer som givere har F-faktoren som gjør konjugering i utgangspunktet. Ved å bruke en plasmabro opprettes en forbindelse mellom bakteriene og giveren overfører plasmidet til mottakeren. Transformasjon er i sin tur opptak av gratis DNA av bakterier.
Sykdommer og lidelser
Forskere har nå kunnet demonstrere at humant genetisk materiale ikke bare ble overført fra en generasjon til den neste via vertikal genoverføring, men at mennesker også adopterte det fra bakterier under evolusjonen. Dermed kom mer enn hundre gener fra mikroorganismer inn i det menneskelige genomet via horisontal genoverføring. Resultatet av forskningen førte til opprør i 2001, men ble fremdeles ansett som kontroversielt. Etter hvert som årene utviklet seg, ble en mer omfattende genomdatabase endelig tilgjengelig, og britiske forskere sammenlignet gener fra fruktfluer, primater, forskjellige nematoder og mennesker med arvelig materiale fra mikroorganismer. For mennesker var resultatet 145 gener som stammer fra den mikrobielle verden og som også utfører viktige funksjoner, for eksempel å være involvert i fett metabolisme eller i forskjellige immunreaksjoner. En slik horisontal genoverføring skjedde sannsynligvis på en tid da de forskjellige artene ennå ikke hadde splittet seg. I motsetning til dette, i nematoder og fruktfluer, eksisterer genoverføring i denne formen fortsatt i dag. Det har imidlertid ennå ikke vært mulig å avklare hvordan smuglingen av slike bakterier inn i det menneskelige genomet fant sted. En mulig forklaring er virus, som kunne tjent som transportører. Generelt kan genoverføring både ha en positiv effekt på Helse av organismer ved å gjøre dem immun mot ytre følsomheter, men det motsatte kan også forekomme der patogener, som i tilfelle HIV, overføres til en annen organisme.
