L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Genètica dirigida

La genètica dirigida (o impuls genètic) és una tecnologia d'ingenieria genètica que propaga un conjunt particular de gens a través d'una població[1] alterant la provabilitat de que un alel específic es transmeta a la descendència a partir de la provabilitat natural del 50%. Les transmissions de gens poden sorgir a través d'una varietat de mecanismes[2] i s'han propost per a proporcionar un mig eficaç de modificar genèticament poblacions específiques i espècies sanceres.

La tècnica pot amprar l'adició, eliminació, interrupció o modificació de gens.[3][4]


La genètica dirigida és la pràctica de "estimular una herència predisposta o biaixada de gens particulars per a alterar poblacions sanceres".[5] Les alteracions possibles inclouen afegir, interrompre, o modificar gens, incloent aquells que reduïxen la capacitat reproductiva i pot causar un quebre de població.[3][6] Notablement, la genètica dirigida funciona només en espècies que es reproduïxen sexualment, aixina que no es poden utilisar per a desenrollar poblacions de virus o bactèries. Alguns alels han evolucionat mecanismes moleculars que els conferix una possibilitat de transmissió més gran que el normal de 50%, lo que els conferix propietats de genètica dirigida. Mòduls genètics sintètics en propietats similars han segut desenrollats com a potents tècniques per a l'edició del genoma de poblacions de laboratori. També ha segut propost com a tècnica per a canviar les poblacions salvages, per eixemple en el cas per a combatre insectes que transmeten malalties (en particular mosquits en els casos de malaria, dengue i zika), per a controlar espècies invasoras, o per a eliminar la resistència als herbicides o pesticidas.[5][3][7] Varis mecanismes moleculars poden mediar la genètica dirigida.[8] Este apunt s'enfoca en la genètica dirigida basada en l'endonucleasa, la més versàtil i activament desenrollada sistema intern molecular per a la genètica dirigida. Es nota que el terme genètica es referix a abdós el principi de predispondre una herència d'alel i als elements genètics que presenten una herència predisposta (ej. una peça de ADN).

Perque és una manera d'artificialment biaixar o predispondre una herència de gens, la genètica dirigida constituïx un canvi important en la biotecnología. L'impacte potencialment enorme de lliberar la genètica dirigida en la naturalea alça importants preocupacions bioétiques sobre el seu desenroll i administració.

Mecanisme

En espècies que es reproduïxen sexualment, la majoria dels gens estan presents en dos còpies (que poden ser alels diferents o no), cada cual té 50% de possibilitat de ser heretat. Per a que un alel s'estenga a través d'una població gran, es requerix que aumente la forma física i aptitut davant l'ambient de cada individu. Alguns alels han evolucionat mecanismes moleculars que els conferix una possibilitat de transmissió més gran que el normal de 50%. Açò els permet estendre's a través d'una població inclús si es reduïx la forma física i aptitut de cada organisme individual. D'esta manera predisponent l'herència de gens alterats particulars, la genètica dirigida sintètica podrien ser usada per a propagar alteracions per mig de poblacions salvages.[3][6]

Mecanismes moleculars

 
Mecanisme molecular de la genètica dirigida.

En el nivell molecular, el gen de la endonucleasa treballa tallant cromosomes que no codifiquen la direcció en un lloc concret, induint a la cèlula a reparar el dany copiant la seqüència dirigida en el cromosoma averiat. Açò és derivat de tècniques d'edició de genoma i que similarment es basa en el fet de que els trencaments de doble cadena són més freqüentment reparats per recombinació homòloga si una plantilla està present, i menys a sovint per recombinació no homòloga. La cèlula llavors té dos còpies de la seqüència dirigida. Per a conseguir este comportament, la genètica dirigida de endonucleasa consistixen en dos elements anidados:

  • Ya siga una endonucleasa orientadora o una endonucleasa guiada per ARN (p. eix., Cas9 o Cpf1 ) i la seua ARN guia, que talla la seqüència objectiu en les cèlules receptores
  • Una seqüència de plantilla utilisada per la maquinària de reparació de el ADN despuix de tallar la seqüència objectiu. Per a conseguir la naturalea autopropagante de la genètica dirigida, esta plantilla de reparació conté a lo manco la seqüència de la endonucleasa. Degut a que la plantilla deu usar-se per a reparar una trencament de doble cadena en el lloc de tall, els seus costats són homòlecs a les seqüències adjacents al lloc de brot en el genoma de l'hoste. En dirigir la genètica dirigida a una seqüència de codificació genètica, este gen es desactivarà; Es poden introduir seqüències adicionals en la genètica dirigida per a codificar noves funcions.

Com a resultat, l'inserció de la genètica dirigida en el genoma tornarà a ocórrer en cada organisme que herete una còpia de la modificació i una còpia del gen de tipo salvage. Si la genètica dirigida ya està present en l'òvul (per eixemple, quan es rep d'un dels pares), tots els gamets de l'individu duran la genètica dirigida (en lloc del 50% en el cas d'un gen normal).

Difusió en la població

Ya que mai pot més del doble de freqüència en cada generació, un impuls gènic introduït en un sol individu requerix típicament dotzenes de generacions per a afectar a una fracció substancial d'una població. Alternativament, la lliberació en un número suficient d'organismes que contenen unitats pot afectar al restant en poques generacions; Per eixemple, introduint-ho en cada milèsim individu, pren solament 12-15 generacions per a estar present en tots els individus.[9] Si una unitat genètica es fixa en última instància en una població i en quina velocitat depén del seu efecte en l'aptitut dels individus, en la taxa de conversió d'alels i en l'estructura de la població. En una població ben mesclada i en freqüències de conversió d'alels realistes (≈90%), la genètica de la població prediu que els impulsos genètics es fixen per al coeficient de selecció menor de 0,3; en atres paraules, la genètica dirigida pot ser utilisada no només per a difondre modificacions genètiques benèfiques, pero també perjudicials, ya que l'èxit reproductiu no es reduïx en més del 30%.[9] Est és un gran contrast en els gens normals, que només poden propagar-se en grans poblacions si són beneficioses.

Aplicacions i llimitacions tècniques

Aplicacions

La genètica dirigida tenen dos classes principals d'aplicacions, el qual, a pesar de que està basat en la mateixa tecnologia, té implicacions d'importància diferent:

  • Introduir una modificació genètica en poblacions de laboratori; una volta un cep o una llínea que du la genètica dirigida ha segut produïda, la direcció pot ser passada a qualsevol atra llínea senzillament per mig del apareo. Ací la genètica dirigida és usada per a conseguir molt més fàcilment una tasca que és factible en atres tècniques. Requerix un confinament reforçat de les poblacions de laboratori per a evitar una lliberació accidental de la genètica dirigida en la naturalea.
  • Introduir una modificació genètica en poblacions selvades. En contrast en el primer, els impulsos genètics ací constituïxen un desenroll important i òbrin la porta a canvis prèviament inalcançables.

Pel potencial sense precedents de la genètica dirigida, mecanismes salvaguardes han segut proposts i provats.[10]

Llimitacions tècniques

Degut a que la genètica dirigida es propaga en reemplaçar atres alels que contenen un lloc de brot i les homologia corresponents, la seua aplicació es llimita a les espècies de reproducció sexual (perque són diploides o poliploides i els alels es mesclen en cada generació). Com a efecte secundari, l'endogàmia podria ser, en principi, un mecanisme d'escape, pero la mida en que açò pot succeir en la pràctica és difícil d'evaluar.[11]


Per la cantitat de generacions necessàries per a que la genètica dirigida afecte a una població sancera, el temps d'universalitat varia segons el cicle reproductiu de cada espècie: pot requerir menys d'un any per a alguns invertebrats, pero sigles per a organismes en intervals d'anys. entre el naiximent i la madurea sexual, com els humans.[12] Per lo tant, esta tecnologia és de major us en espècies de reproducció ràpida.


Referències

  1. ↑ Callaway, Ewen. US defence agencies grapple with gene drives (in (EN)), Nature.
  2. ↑ Champer, Jackson (1 de març 2016). “Cheating evolution: engineering gene drives to manipulate the fate of wild populations” (en). Nature Reviews Genetics 17 (3): 146–159. doi:10.1038/nrg.2015.34. ISSN 1471-0056. PMID 26875679.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 «Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations».eLife.3doi:10.7554/eLife.03401.
  4. ↑ “Site-specific selfish gens as tools for the control and genetic engineering of natural populations” (2003). Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 270 (1518): 921–928. doi:10.1098/rspb.2002.2319. PMID 12803906.
  5. ↑ 5,0 5,1 «U.S. researchers call for greater oversight of powerful genetic technology &#; Science/AAAS &#; News». News.sciencemag.org. Consultat el 18 de juliol de 2014.
  6. ↑ 6,0 6,1 (2003).«Site-specific selfish gens as tools for the control and genetic engineering of natural populations».Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.270(1518)
    921–928.doi:10.1098/rspb.2002.2319.
  7. ↑ «Vector-Born and Zoonotic Diseases».Vector-Born and Zoonotic Diseases.8(2)doi:10.1089/vbz.2007.0273.
  8. ↑ «Cheating evolution: engineering gene drives to manipulate the fate of wild populations».Nature Reviews Genetics.17(3)
    146–159.doi:10.1038/nrg.2015.34.
  9. ↑ 9,0 9,1 «Modeling the Manipulation of Natural Populations by the Mutagenic Chain Reaction».Genetics.201(2)
    425–431.ISSN 0016-6731.doi:10.1534/genetics.115.177592.
  10. ↑ (2015).«RNA-guided gene drives ca efficiently and reversibly bias inheritance in wild yeast».doi:10.1101/013896.
  11. ↑ «Lethal Gene Drive Selects Escape through Inbreeding».bioRxiv.
    046847.doi:10.1101/046847.
  12. ↑ «Regulating gene drives».Science.345(6197)
    626–628.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.1254287.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Genètica_dirigida&oldid=1599323»