Gen prenos označuje umelý alebo prirodzený prenos cudzieho genetického materiálu do oplodneného vajíčka. Presnejšie, jednotlivé gény sa prenášajú z darcovského organizmu do organizmu príjemcu. Rozlišuje sa medzi horizontálnymi a vertikálnymi gen prevod. Gen prenos sa môže uskutočniť transformáciou, konjugáciou alebo transfekciou. Technické metódy sú napríklad mikroinjekcia alebo biolistická metóda, ktorá sa tiež nazýva „génová zbraň“.
Čo je to prenos génov?
Génový prenos predstavuje umelý alebo prirodzený prenos cudzieho genetického materiálu do oplodneného vajíčka. Horizontálny prenos génov je proces, pri ktorom sa genetický materiál prijíma alebo odovzdáva bez sexuálnych reprodukčných ciest a bez ohľadu na hranice druhov. V tomto procese sa gén so špecifickou vlastnosťou zavádza do genómu a aktivuje sa tam. To presnejšie znamená, že genetický materiál sa neprenáša pozdĺž línie, zatiaľ čo k vertikálnemu prenosu génov dochádza prostredníctvom predkov k potomkom. V evolučnej teórii poskytuje horizontálny prenos génov vysvetlenie napríklad vzniku mikroorganizmov, ktoré sa vyznačujú silnými evolučnými skokmi. Vertikálny prevod, v ktorom patogény sa prenášajú na ďalšiu generáciu prostredníctvom genetického materiálu infikovanej generácie, je potrebné ich odlišovať od zvláštnej formy. V mikroorganizmoch a bezstavovcoch je dokumentovaný horizontálny prenos. Medzi baktérienapríklad gény odolné voči antibiotiká šírenie. Vo Wolbachii baktérie, na druhej strane sa celý genóm prenáša do buniek ovocnej mušky, aj keď určité funkcie neskôr prevezmú iba niektoré z génov. Z dôvodu rýchleho rozkladu tansgénnej DNA mimo bunky je nepravdepodobné, že by sa v mikrobiologickej faune vyskytoval horizontálny prenos génov. Väčšinou sa to deje v laboratóriu. Avšak vznik rôznych odporov a patogény sám by mohol poskytnúť informácie o prirodzene sa vyskytujúcom prenose génov. Takýto génový prenos sa preukázal napríklad v pôdnej baktérii Agrobacterium tumefaciens, ktorá má schopnosť prenášať DNA do rastlinných buniek, tento proces prvýkrát opísali belgickí molekulárni biológovia Marc Van Montagu a Jozef Schell v roku 1983 a v Gram -negatívna tyčinková baktéria Bartonella henselae, ktorá je schopná prenášať DNA do eukaryotických buniek pomocou vlastného transportného systému. Vertikálny prenos génov je zase krížením, ktoré prebieha medzi dvoma jedincami alebo rastlinami na sexuálnom základe, pričom sa gény prenášajú do ďalších generácií. Potom hovoríme o prenose pozdĺž vertikálnej línie. Napríklad, ak dôjde k kríženiu transgénnych a netransgénnych rastlín, netransgénne rastliny tiež zachytávajú konštrukty génov. Rovnako môže ísť o odovzdanie chromozómy ktoré majú defekty génu. V mikroorganizmoch sa dedičnosť DNA po potomkoch nazýva vertikálny prenos. Tento termín zase dodatočne opisuje prenos patogény počas tehotenstva, pôrodný proces a po narodení matkou dieťaťu. Infekčné choroby sa tu môžu vyskytnúť napr rubeola alebo HIV.
Funkcia a úloha
In genetické inžinierstvo, horizontálny prenos génov sa používa na vytvorenie geneticky modifikovaných organizmov. Tento postup zahrnuje množstvo metód závislých od konkrétnej modifikácie, napríklad od toho, či ide o prokaryot alebo eukaryot. Prvý sa týka organizmov, ktoré nemajú bunkové jadro. Sú to napr baktérie, presnejšie eubaktérie a archebaktérie. Vyznačujú sa vysokou biologickou adaptabilitou a jednoduchou morfológiou, majú č mitochondrie, genóm voľný v cytoplazme, majú komplexnú extracelulárnu matricu a ďalšiu DNA. Eukaryoty sú teda organizmy, ktoré majú jadro a vyvíjajú sa z počiatočných buniek obsahujúcich jadro. Môžu to byť zase spóry alebo zygoty. Zygota je diploidná bunka, ktorá vznikla z vajíčka a spermie bunka. Spóry sú jednobunkové alebo mnohobunkové mikroorganizmy s vysokou odolnosťou voči vplyvom prostredia. U prokaryotov dochádza k transformácii, transdukcii a konjugácii; u eukaryotov dochádza k transfekcii. Pri transdukcii sa fragmenty DNA prenášajú medzi dvoma baktériami infekciou bakteriofágmi. V konjugácii sa DNA prenáša z jednej baktérie na druhú. Dokonca aj od darcu k príjemcovi cez hranice druhov. Baktérie, ktoré pôsobia ako darcovia, majú F faktor, ktorý umožňuje predovšetkým konjugáciu. Pomocou plazmového mostíka sa vytvorí spojenie medzi baktériami a darca prenesie plazmid k príjemcovi. Transformácia je zase absorpciou voľnej DNA baktériami.
Choroby a poruchy
Vedcom sa teraz podarilo preukázať, že ľudský genetický materiál sa prenášal nielen z jednej generácie na druhú prostredníctvom vertikálneho prenosu génov, ale že si ho ľudia počas evolúcie adoptovali aj z baktérií. Takže viac ako sto génov z mikroorganizmov sa dostalo do ľudského genómu horizontálnym prenosom génov. Výsledok výskumu spôsobil najskôr rozruch v roku 2001, bol však stále považovaný za kontroverzný. Postupom rokov bola konečne k dispozícii rozsiahlejšia databáza genómov a britskí vedci porovnali gény z druhov ovocných múch, primátov, rôznych nematód a ľudí s dedičným materiálom z mikroorganizmov. V prípade ľudí bolo výsledkom 145 génov, ktoré vznikli v mikrobiálnom svete a ktoré tiež plnia dôležité funkcie, ako napríklad účasť na metabolizmus tukov alebo pri rôznych imunitných reakciách. K takémuto horizontálnemu prenosu génov pravdepodobne došlo v čase, keď sa rôzne druhy ešte nerozdelili. Naproti tomu u nematód a ovocných mušiek existuje génový prenos v tejto forme dodnes. Zatiaľ však nie je možné objasniť, ako k pašovaniu takýchto baktérií do ľudského genómu došlo. Jedným z možných vysvetlení je vírusy, ktoré mohli slúžiť ako transportéry. Všeobecne môže mať génový prenos pozitívny vplyv na zdravie organizmov tým, že sú imunné voči vonkajšej náchylnosti, ale môže nastať aj opak, keď sa patogény, ako v prípade HIV, prenesú na iný organizmus.
