Gen přenos označuje umělý nebo přirozený přenos cizího genetického materiálu do oplodněného vajíčka. Přesněji řečeno, jednotlivé geny se přenášejí z dárcovského organismu do organismu příjemce. Rozlišuje se mezi horizontální a vertikální gen převod. Gen přenos může probíhat transformací, konjugací nebo transfekcí. Technickými metodami jsou například mikroinjekce nebo biolistická metoda, nazývaná také „genová zbraň“.
Co je genový přenos?
Přenos genů označuje umělý nebo přirozený přenos cizího genetického materiálu do oplodněného vajíčka. Horizontální přenos genů je proces, při kterém je genetický materiál přijímán nebo předáván bez sexuálních reprodukčních cest a bez ohledu na hranice druhů. V tomto procesu je gen se specifickou vlastností zaveden do genomu a aktivován tam. Přesněji to znamená, že genetický materiál se nepřenáší podél linie, zatímco k vertikálnímu přenosu genů dochází prostřednictvím předků k potomkům. V evoluční teorii poskytuje horizontální přenos genů vysvětlení například pro vznik mikroorganismů, které se vyznačují silnými evolučními skoky. Vertikální přenos, ve kterém Patogenů jsou přenášeny na další generaci prostřednictvím genetického materiálu infikované generace, je třeba je odlišit od této speciální formy. U mikroorganismů a bezobratlých je dokumentován horizontální přenos. Mezi bakterienapříklad geny, které jsou rezistentní vůči antibiotika rozpětí. Ve Wolbachii bakterie, na druhou stranu, celý genom se přenáší do buněk ovocné mušky, i když jen některé z genů později převezmou určité funkce. Vzhledem k rychlému rozkladu tansgenní DNA mimo buňku je u mikrobiologické fauny nepravděpodobný horizontální přenos genů. Většinou se to odehrává v laboratoři. Avšak vznik různých odporů a Patogenů sám o sobě by mohl poskytnout informace o přirozeně se vyskytujícím genovém přenosu. Takový přenos genů byl prokázán například u půdní bakterie Agrobacterium tumefaciens, která má schopnost přenášet DNA do rostlinných buněk, což je proces, který poprvé popsali belgičtí molekulární biologové Marc Van Montagu a Jozef Schell v roce 1983, a v Gram -negativní tyčinková bakterie Bartonella henselae, která je schopna přenášet DNA do eukaryotických buněk prostřednictvím vlastního transportního systému. Vertikální genový přenos je zase křížením, které probíhá mezi dvěma jedinci nebo rostlinami na sexuálním základě, přičemž geny jsou předávány dalším generacím. Mluvíme pak o přenosu po vertikální linii. Například pokud dojde k křížení transgenních a netransgenních rostlin, netransgenní také zachytí konstrukty genů. Stejně tak může jít o předání chromozomy které mají genové vady. V mikroorganismech se dědičnost DNA po potomcích nazývá vertikální přenos. Tento termín zase dodatečně popisuje přenos Patogenů během těhotenství, porodní proces a po narození matkou dítěti. Infekční nemoci zde může nastat, např zarděnky nebo HIV.
Funkce a úkol
In genetické inženýrství, horizontální přenos genů se používá k vytvoření geneticky modifikovaných organismů. Proces zahrnuje řadu metod v závislosti na konkrétní modifikaci, jako je například prokaryot nebo eukaryot. První se týká organismů, které nemají buněčné jádro. Jedná se např bakterie, přesněji eubacteria a archaebacteria. Vyznačují se vysokou biologickou adaptabilitou a jednoduchou morfologií, nemají mitochondrie, bez genomu v cytoplazmě, mají komplexní extracelulární matrici a další DNA. Eukaryoty jsou tedy organismy, které mají jádro a vyvíjejí se z počátečních buněk obsahujících jádro. Může se jednat o spory nebo zygoty. Zygota je diploidní buňka, která vznikla z vajíčka a spermie buňka. Spory jsou jednobuněčné nebo mnohobuněčné mikroorganismy s vysokou odolností vůči vlivům prostředí. U prokaryot dochází k transformaci, transdukci a konjugaci; u eukaryot dochází k transfekci. Při transdukci se fragmenty DNA přenášejí mezi dvěma bakteriemi infekcí bakteriofágy. V konjugaci se DNA přenáší z jedné bakterie na druhou. Dokonce i od dárce k příjemci přes hranice druhů. Bakterie, které působí jako dárci, mají F faktor, který umožňuje konjugaci na prvním místě. Pomocí plazmového můstku je vytvořeno spojení mezi bakteriemi a dárce přenáší plazmid k příjemci. Transformace je zase absorpcí volné DNA bakteriemi.
Nemoci a poruchy
Vědci nyní dokázali prokázat, že lidský genetický materiál nebyl přenášen pouze z jedné generace na druhou prostřednictvím vertikálního přenosu genů, ale že si jej lidé během evoluce osvojili také z bakterií. Více než sto genů z mikroorganismů tedy vstoupilo do lidského genomu horizontálním přenosem genů. Výsledek výzkumu nejprve způsobil rozruch v roce 2001, byl však stále považován za kontroverzní. Jak roky postupovaly, konečně byla k dispozici rozsáhlejší databáze genomů a britští vědci porovnali geny z druhů ovocných mušek, primátů, různých hlístic a lidí s dědičným materiálem z mikroorganismů. V případě člověka bylo výsledkem 145 genů, které vznikly v mikrobiálním světě a které také plní důležité funkce, jako je účast na metabolismus tuků nebo při různých imunitních reakcích. K takovému horizontálnímu přenosu genů pravděpodobně došlo v době, kdy se různé druhy ještě nerozdělily. Naproti tomu u hlístic a ovocných mušek přenos genů v této formě existuje dodnes. Dosud však nebylo možné objasnit, jak k pašování těchto bakterií do lidského genomu došlo. Jedno možné vysvětlení je viry, které mohly sloužit jako transportéry. Obecně může mít přenos genů pozitivní účinek na zdraví organismy tím, že jsou imunní vůči vnější náchylnosti, ale může také nastat opak, kdy se patogeny, jako v případě HIV, přenášejí na jiný organismus.
