Geeninsiirron peruskäsitteet

Transkriptio

1

2 Geeninsiirron peruskäsitteet GMO = muuntogeeninen eliö, eliö johon on siirretty toisen eliön perimää Käyttö: biologinen perustutkimus, maatalous (esim. tuottavammat lajikkeet), teollisuus (esim. myrkkyjen hajotus) ja lääketieteen sovellukset. Siirtogeeninen eliö: siirretty uuden ominaisuuden aiheuttava geeni. Geenit usein muokattu tarkoitukseen soveltuviksi. Poistogeeninen eliö: eliöön siirretty geenirakenne, joka estää eliön oman geenin toiminnan. Geenin kloonaus = geenin eristäminen, liittäminen vektoriin ja lisääminen kasvatussolussa. Vektori on DNAn tai geenin siirtotyökalu esim. bakteerin tai hiivan plasmidi.

3 Geenejä voidaan säilöä: geenikirjastot Dna-kirjasto = DNA-jaksojen kokoelma pienissä Eppendorfkoeputkissa. Genominen kirjasto: sisältää DNA-jaksot, jotka on liitetty vektoreihin. Vektorit on siirretty isäntäsoluihin. cdna eli geenikirjasto: lähetti- RNAt, jotka muutettu cdnaksi ja tallennettu vektoreihin.

4 Miten eliöiden perimää voi yhdistellä 1. Kasveilla kokonaisten kromosomistojen yhdistäminen diploidien sukusolujen avulla tai protoplastifuusiolla (ns. nakusolujen perimä yhdistetään esim. sähköshokilla). 2. Kasvisoluun agrobakteerin TI-plasmidin avulla (TI = tumor inducing, aiheuttaa kasvaimen) Siirretään geeni (ja usein myös vastustuskyvyn antibiootteja ja torjunta-aineita vastaan sisältävä geeni) TI-plasmidiin (kasvaimen aiheuttava geeni poistettu). Bakteeri siirtää TI-plasmidin kasviin. Tapetaan antibiootilla muut solut. 3. Yksisirkkaisiin kasveihin geenipyssyllä.

5

6 Miten eliöiden perimää voi yhdistellä 4. Bakteereihin transformaatiolla Leikataan esim. ihmisen insuliinigeeni irti ja liitetään se plasmidiin antibioottiresistenssigeenin kanssa. Annetaan bakteeriviljelmän ottaa plasmidi sisäänsä. Tapetaan antibiootilla bakteerit joissa ei ole plasmidia bakteeriviljelmä joka tuottaa insuliinia. 5. Eläinten munasoluun mikroinjektiolla Ruiskutetaan geeni ohuella neulalla suoraan tumaan saattaa kiinnittyä osaksi perimää. 6. Käyttämällä vaarattomaksi tehtyjä viruksia vektoreina hyvä tuloksia esim. keuhkosyövän hoidossa.

7 Geenin siirto hiireen

8 Lääkettä vuohenmaidossa

9 Kloonaaminen Tavoitteena tuottaa identtisiä yksilöitä (tarpeeton muuntelu pois) Kasveja on melko helppo kloonata: Kasvullinen lisääntyminen (rönsyt, mukulat), pistokkaat mutta ovatko varmasti klooneja (mutaatiot kasvusolukossa, meristeemissä). Solukkoviljelmät (solukasa kasvaa sopivassa ravinneliuoksessa, sopivilla hormoneilla avustettuna kasviksi).

10 Eläinten kloonaaminen Tehdään siirtämällä somaattisen solun tuma munasoluun. Dolly-lammas 1997: lampaan utareen solun tuma siirrettiin munasoluun. Ongelma: Kromosomien päitä suojaavat ns. telomeerit (nisäkkäillä TTAGGG kertaa) kuluvat yksilön ikääntyessä Dollyn sai vanhan lampaan telomeerit ja kuoli nuorena (vuonna 2003). Kloonattu Dolly täytettynä Kloonattu Snuppy

11 YO kevät 2009 On mahdollista, että sukupuuttoon kuollut villamammutti (Mammuthus primigenius) onnistutaan kloonaamaan. Miten tämä toteutettaisiin biotekniikan keinoin käyttäen materiaalina kuvankaltaisia jäätyneitä mammutteja? Millaisia vaikeuksia kohdattaisiin, jos yritettäisiin saada aikaan elinvoimainen mammuttipopulaatio?

12

13 Vastaus mammuttitehtävään Villamammutin kloonaus voisi onnistua siten, että jäätyneistä subfossiileista eristetään tuma kromosomeineen. vanhojen solunäytteiden sisältämä DNA on voinut katkeilla, joten sitä pitäisi korjata esim. norsun DNAsekvenssin perusteella. Tämän jälkeen mammutin tuma istutetaan esim. norsun munasoluun sen oman tuman tilalle ja siirto norsun kohtuun, jolloin periaatteessa voitaisiin saada klooni mammutista. Norsu on mammutin läheisin elävä sukulainen ja soveltuu siksi parhaiten emoksi.

14 Jos kloonaus on tehty vain yhden yksilön genomista, ovat kaikki mammutit identtisiä. Populaatio josta puuttuu muuntelu ei tule voimaan hyvin eikä itsenäisesti lisäänny. Villamammutin luontaiset elinympäristöt ovat muuttuneet sukupuuton aikana. esim. ihmisen vaikutus vähentänyt aroja Olisi tehtävä useita eri alkuperää siis eri subfossiileista peräisin olevia klooneja, jotta mammutti populaatioon voisi syntyä sukusolujen sattumanvaraisen yhdistymisen sekä mutaatioiden tuomaa muuntelua Järkevintä on keskittyä nykyisten uhanalaisten eliölajien säilyttämiseen!

15 Väitteet Mitkä seuraavista geeninsiirtoihin liittyvistä väittämistä ovat mielestäsi oikein? (Perustele) a) On vaarallista syödä ruokaa, jossa on geenejä (joku Miss Suomi). b) Siirtogeeninen, nopeakasvuinen kala voi luontoon päästessään uhata luonnonpopulaatioita. c) Siirretty geeni voi häiritä sen isäntäeliön jonkin geenin toimintaa. d) Siirretty geeni ei periydy jälkeläisille. e) Kasviin siirretty geeni voi siirtyä siitepölyn mukana kaikkialle luontoon.

16 Väitteiden vastaukset a) Väärin. Kaikessa elollisessa aineessa on myös geenejä. b) Oikein. Jos nopeakasvuisten kalojen kelpoisuus luonnossa on luonnonyksilöitä parempi. c) Oikein. Geenien toiminnan vuorovaikutukset tulee tuntea. Jos siirretty DNA pätkä asettuu jonkin toimivan geenin alueelle, se voi vaikuttaa tämän toimintaan. d) Väärin. Jos siirretty geeni on ituradan (sukusolulinja) solussa, se siirtyy munasoluihin ja siittiöihin. e) Oikein. Ristipölytteisten kasvien siirtogeenien hallinnassa tulee noudattaa suurta varovaisuutta.