Anar al contingut

Tècniques d'ingenieria genètica

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Les tècniques d'ingenieria genètica permeten modificar els genomes d'animals i plantes. S'han ideat tècniques per a insertar, eliminar i modificar el ADN a múltiples nivells, des d'un parell de bases específic en un gen concret fins a gens sancers. Hi ha una série de passos que se seguixen abans de crear un organisme modificat genèticament (OMG). En primer lloc, els ingeniers genètics deuen elegir qué gen desigen insertar, modificar o eliminar. A continuació, deuen aïllar el gen i incorporar-ho, junt en atres elements genètics, a un vector adequat. Este vector s'utilisa llavors per a insertar el gen en el genoma de l'hoste, creant un organisme transgènic o editat.

La capacitat de dissenyar organismes genèticament es basa en anys d'investigació i descobriments sobre la funció i manipulació dels gens. Entre els alvanços més importants figuren el descobriment d'enzimes de restricció, ligasas de ADN i el desenroll de seqüenciació i reacció en cadena de la polimerasa.

Els gens afegits solen anar acompanyats de regions promotores i terminadoras, aixina com d'un gen marcador seleccionable. El propi gen afegit pot modificar-se per a que es expresse en major eficàcia. A continuació, el vector s'inserta en el genoma de l'organisme hoste. En el cas dels animals, el gen sol insertar-se en cèlules mare embrionàries, mentres que en les plantes pot insertar-se en qualsevol teixit que puga cultivar-se fins a convertir-se en una planta completament desenrollada.

Es realisen proves en l'organisme modificat per a garantisar una integració, herència i expressió estables. Els descendents de la primera generació són heterocigóticos, per lo que és necessari creuar-los per a crear el patró homocigótico necessari per a una herència estable. La homocigosis deu confirmar-se en els eixemplars de segona generació.

Les primeres tècniques insertaven els gens a l'encert en el genoma. Els alvanços permeten dirigir-los a llocs específics, lo que reduïx els efectes secundaris no desijats. Les primeres tècniques es basaven en meganucleasas i nucleasas en dits de zinc . Des de 2009 s'han desenrollat sistemes més precisos i fàcils d'implementar. Les nucleasas efectoras similars a activadores de transcripció (TALEN) i el sistema Cas9-guideRNA (adaptat de CRISPR ) són els dos més comuns.

Història

[editar | editar còdic]

Molts descobriments i alvanços diferents varen conduir al desenroll de la ingenieria genètica. La manipulació genètica dirigida per l'home va començar en la domesticació de plantes i animals per mig de selecció artificial entorn a l'any 12.000 a. C.[1]:1 Es varen desenrollar vàries tècniques per a ajudar en la crío i la selecció. La hibridació era una forma d'introduir canvis ràpits en la composició genètica d'un organisme. Lo més provable és que l'hibridació de cultius es produïra per primera volta quan els humans varen escomençar a cultivar individus genèticament distints d'espècies emparentades molt prop uns d'uns atres.[2]: 32 Algunes plantes varen poder propagar-se per clonació vegetativa.[2]<span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: Plantilla:R/where L'herència genètica va ser descoberta per primera volta per Gregor Mendel en 1865, despuix de realisar experiments creuant pésols.[3] En 1928, Frederick Griffith va demostrar l'existència d'un "principi transformador" involucrat en l'herència, que va ser identificat com ADN en 1944 per Oswald Avery, Colin MacLeod i Maclyn McCarty . Frederick Sanger va desenrollar un método per a secuenciar el ADN en 1977, lo que va incrementar enormement l'informació genètica disponible per als investigadors.


Despuix de descobrir l'existència i propietats del ADN, va caldre desenrollar ferramentes que permeteren manipular-ho. En 1970, el laboratori d'Hamilton Smith va descobrir les enzimes de restricció, que permetien als científics aïllar gens del genoma d'un organisme.[4] Les ligasas de ADN, que unixen el ADN trencat, s'havien descobert abans, en 1967.[5] La combinació d'abdós enzimes va permetre "tallar i pegar" seqüències de ADN per a crear ADN recombinante. Els plásmidos, descoberts en 1952,[6] es varen convertir en ferramentes importants per a transferir informació entre cèlules i replicar seqüències de ADN. La reacció en cadena de la polimerasa (PCR), desenrollada per Kary Mullis en 1983, va permetre amplificar (replicar) menudes seccions de ADN i va facilitar l'identificació i l'aïllament de material genètic.


Ademés de manipular el ADN, calia desenrollar tècniques per a la seua inserció en el genoma d'un organisme. L'experiment de Griffith ya havia demostrat que algunes bactèries tenien la capacitat de captar i expressar ADN estrany de forma natural. En 1970 es va induir la competència artificial en Escherichia coli tractant-les en una solució de clorur càlcic (CaCl2).[7] La transformació per mig d'electroporación es va desenrollar a fins de la década de 1980, aumentant l'eficàcia i l'alcanç bacterià.[8] En 1907 s'havia descobert una bactèria que causava tumors en les plantes, Agrobacterium tumefaciens. A principis dels anys 70 es va descobrir que esta bactèria insertava la seua ADN en les plantes utilisant un plásmido Tu.[9] En eliminar els gens del plásmido que causaven el tumor i afegir gens nous, els investigadors varen poder infectar les plantes en A. tumefaciens i deixar que la bactèria insertara el ADN que havien elegit en els genomes de les plantes.[10]

Elecció de gens diana

[editar | editar còdic]

El primer pas consistix en identificar el gen o gens diana que s'insertaran en l'organisme hoste. Açò depén de l'objectiu de l'organisme resultant. En alguns casos només es veuen afectats un o dos gens. Per a objectius més complexos poden estar implicades vies biosintéticas sanceres en les que intervenen múltiples gens. Una volta trobats, els gens i una atra informació genètica d'una àmplia gama d'organismes poden insertar-se en bactèries per al seu almagasenament i modificació, creant bactèries modificades genèticament en el procés. Les bactèries són barates, fàcils de cultivar, clonales, es multipliquen ràpidament, relativament fàcils de transformar i poden almagasenar-se a -80 °C casi indefinidament. Una volta aïllat un gen, pot almagasenar-se en l'interior de la bactèria, lo que proporciona un suministrament illimitat per a l'investigació.[11]


Es poden realisar garbells genètics per a determinar gens potencials, seguides d'atres proves que identifiquen als millors candidats. Un garbell senzill consistix en mutar aleatoriamente el ADN en substàncies químiques o radiacions i després seleccionar els que presenten la traça desijada. Per als organismes en els que la mutació no resulta pràctica, els científics busquen en el seu lloc individus de la població que presenten la característica a través de mutacions que es produïxen de forma natural. Els processos que analisen un fenotip i intenten identificar el gen responsable es denominen genètica directa. A continuació cal localisar el gen comparant l'herència del fenotip en marcadors genètics coneguts. És provable que els gens propencs s'hereten junts.[12]

Una atra opció és la genètica inversa. Este enfocament consistix en atacar a un gen específic en una mutació i després observar qué fenotip es desenrolla.[12] La mutació pot dissenyar-se para inactivar el gen o solament permetre que s'active baix certes condicions. Les mutacions condicionals són útils per a identificar gens que normalment són letals si no funcionen.[13] Com els gens en funcions similars compartixen seqüències similars ( homòlogues ), és possible predir la funció provable d'un gen comparant la seua seqüència en la de gens ben estudiats d'organismes modele.[12] El desenroll de micromatrices, transcriptomas i la seqüenciació del genoma ha facilitat molt la busca de gens desijables.[14]

La bactèria Bacillus thuringiensis es va descobrir per primera volta en 1901 com a agent causant de la mort de cucs de seda. Per estes propietats insecticida, la bactèria es va utilisar com insecticida biològic, desenrollat comercialment en 1938. En 1956 es varen descobrir les proteïnes cry que proporcionen l'activitat insecticida, i en la década de 1980 els científics havien clonat en èxit el gen que codifica esta proteïna i ho havien expressat en plantes.[15] El gen que proporciona resistència al herbicida glifosato es va trobar despuix de sèt anys de busca en bactèries que vivien en el tubo de desaiguador d'una planta de fabricació de RoundUp de Monsanto.[16] En els animals, la majoria dels gens utilisats són gens de la hormona del creiximent.[17]


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Root, Clive (2007). Domestication, Greenwood Publishing Groups. ISBN 9780313339875.
  2. ↑ 2,0 2,1 Kingsbury, Noel. Hybrid: The History and Science of Plant Breeding, University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-43705-7.
  3. ↑ Genetics.131(2)
    245–53.doi:10.1093/genetics/131.2.245.
  4. ↑ Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.102(17)
    5905–8.doi:10.1073/pnas.0500923102.
  5. ↑ Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.57(4)
    1021–8.doi:10.1073/pnas.57.4.1021.
  6. ↑ Physiological Reviews.32(4)
    403–30.doi:10.1152/physrev.1952.32.4.403.
  7. ↑ Journal of Molecular Biology.53(1)
    159–62.doi:10.1016/0022-2836(70)90051-3.
  8. ↑ Molecular & General Genetics.216(1)
    175–7.doi:10.1007/BF00332248.
  9. ↑ Nester. «Agrobacterium: The Natural Genetic Engineer (100 Years Later)». Archivat des d'el original, el 19 d'octubre de 2012. Consultat el 14 de giner de 2011.
  10. ↑ (1983).The EMBO Journal.2(12)
    2143–50.doi:10.1002/j.1460-2075.1983.tb01715.x.
  11. ↑ «Rediscovering Biology - Online Textbook: Unit 13 Genetically Modified Organisms». www.learner.org. Archivat des d'el original, el 2019-12-03. Consultat el 2017-08-18.
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 Alberts, Bruce; Johnson, {{{nom2}}}; Lewis, {{{nom3}}}; Raff, {{{nom4}}} (2002). «Studying Gene Expression and Function», Molecular Biology of the Cell, New York: Garland Science.
  13. ↑ Griffiths, Anthony JF; Miller, {{{nom2}}}; Suzuki, {{{nom3}}}; Lewontin, {{{nom4}}} (2000). «Mutant types», An Introduction to Genetic Analysis, 7th edició.
  14. ↑ Koh, Hee-Jong; Kwon, {{{nom2}}}; Thomson, {{{nom3}}} (2015-08-26). Current Technologies in Plant Molecular Breeding: A Guide Book of Plant Molecular Breeding for Researchers, Springer, p. 242. ISBN 9789401799966.
  15. ↑ Journal of Microbiology and Biotechnology.17(4)
    547–59.
  16. ↑ “The growing menace from superweeds” . Scientific American 304 (5): 74–9. doi:10.1038/scientificamerican0511-74. PMID 21595408. Bibcode: 2011SciAm.304i..74A.
  17. ↑ Food and Agricultural Organisation of the United Nations. «The process of genetic modification».
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Tècniques_d%27ingenieria_genètica&oldid=667103»