Markørgen

Et markørgen er innen bioteknologi et gen blir lagt til en genetisk konstruksjon (generelt eller transgene planter transplastomisk ) for bedre å oppdage og velge "genetiske transformasjonshendelser" .

I 2004 ble eller hadde mer enn femti markørgener blitt brukt av genetikere som produserer genetisk modifiserte organismer (GMOer), vanligvis i sammenheng med bioteknologi som brukes til landbruket, men et lite antall av dem brukes i de fleste tilfeller.

Typologi av markørgener

Disse markørgenene introdusert i en genetisk konstruksjon tilhører oftest en av de følgende to typene. :

Gen kalt "utvalg"

Seleksjonsmarkørgener kan deles inn i flere underkategorier avhengig av om de gir positiv eller negativ seleksjon, og om utvalget er betinget eller ubetinget med tilstedeværelsen av eksterne substrater.

Positive seleksjonsgener: Dette er genene som fremmer veksten av vev produsert av cellen hvis genom er genetisk modifisert. Deteksjonen av disse markørgenene med positiv seleksjon er underlagt bruken av giftige stoffer (antibiotika, herbicider eller medisiner). Dette er de første markørgenene som har blitt brukt av bioteknologi.
Disse genene er for eksempel gener for resistens mot et antibiotikum, slik som nptI- og nptII- gener som gir resistens mot antibiotikumet kanamycin ; i dette tilfellet vil alle cellene som har ervervet transgenet motstå antibiotika mens de andre vil bli drept. Bruk av positive seleksjonsmarkørgener av denne typen hadde den doble "fordelen" av å tillate både identifisering og rask sortering av genetisk modifiserte celler (de eneste som overlevde), sammenlignet med de som ikke tilegnet genet. Men slike markørgener anbefales mindre og mindre og brukes mindre fordi de utgjør biosikkerhetsproblemer (på grunn av risikoen for spredning av antibiotikaresistens som de representerer). Mer nylig har positive seleksjonsgener blitt brukt som bare uttrykkes betinget, for eksempel i nærvær av ikke-toksiske midler (spesielle vekstsubstrater eller induserer vekst og differensiering av transformert vev). Andre nylige strategier inkluderer positive seleksjonsmarkørgener som ikke er betinget av eksterne substrater, men som endrer fysiologiske prosesser som styrer utviklingen av planter (sopp, bakterier eller dyr etter behov)

Negative seleksjonsgener: Omvendt forårsaker disse "negativt valgbare" markørgenene død av genetisk modifiserte celler eller organismer under visse forhold som kan kontrolleres og kjent for eksperimentatoren.

Genmodifisering av en "karakter" (biologisk eller anatomisk)

De må endre et tegn betydelig nok til at denne endringen kan oppdages direkte med det blotte øye, eller under et bestemt lys (fluorescens).
Dermed modifiserer for eksempel mutasjoner i det hvite genet fargen på øynene i Drosophila.

Forening av et reportergen

Det er også mulig i den genetiske konstruksjonen å sette inn å legge til et ledsagegen som kalles et " reportergen " til seleksjonsmarkørgenet. Det gir ingen modifisert celle noen selektiv fordel, men gjør det mulig å oppdage eller overvåke "transgene hendelser" , og å sortere (manuelt skille) det transgene "materialet" fra det som ikke er genetisk transformert.

Aktivering av reportergenet kan også være betinget eller ubetinget på tilstedeværelsen av en ekstern faktor (substrat generelt). Visse reportergener kan noen ganger brukes som markørgener.

Det er potensielt et veldig stort antall markørgener som kan brukes til transgenese, men bare noen få brukes til forskning og bioteknologi som brukes på landbruket.
For forskning er en rekke avlssystemer tilgjengelige. Viktig, fordi ingen av de kjente markørene gener blir ansett som allsidige nok til å brukes i alle forskningssituasjoner.

Risikoen med hensyn til biosikkerhet er fortsatt diskutert, men det er alvorlige bekymringer for blaTEM1- og aadA- gener som er tilstede i visse dyrkede transgene planter og motstandskilde mot antibiotika. Det er nå enighet om at bruk av markørgener som gir resistens mot antibiotika for terapeutisk bruk i human- eller veterinærmedisin eller til biocider som er nyttige for rengjøring eller desinfisering, bør unngås.

Merknader og referanser

Brian Miki, Sylvia McHugh, Review Selekterbare markørgener i transgene planter: applikasjoner, alternativer og biosikkerhet ; Journal of Biotechnology 107 (2004) 193–232, PDF, 40pp
Neilsen, KM, Bones, AM, Smalla, K., van Elsas, JD, 1998. Horisontal genoverføring fra transgene planter til terrestriske bakterier - en sjelden hendelse? FEMS Microbiol. Rev. 22, 79–103.
Bertolla, F., Simonet, P., 1999. Horisontale genoverføringer i miljøet: naturlig transformasjon som en antatt prosess for genoverføringer mellom transgene planter og mikroorganismer . Res. Microbiol. 150, 375–384.
Dröge, M., Pühler, A., Selbitschka, W., 1998. Horisontal genoverføring som et biosikkerhetsproblem: Et naturlig fenomen av offentlig bekymring. J. Biotechnol. 64, 75–90.
Kurtland, CG, Canback, B., Berg, OG, 2003. Horisontal genoverføring: et kritisk syn . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 9658–9662.
Smalla, K., Borin, S., Heuer, H., Gebhard, F., van Elsas, JD, Neilson, K., 2000. Horisontal overføring av gener mot antibiotikaresistens fra transgene planter til bakterier. Er det nye data som driver debatten? I: Fairbairn, G., Scoles, G., McHughen, A. (Red.), Proceedings of the 6th International Symposium on The Biosafety of Genetically Modified Organisms. pp. 146–154.
Syvanen, M., 1999. På jakt etter horisontal genoverføring. Nat. Bioteknologi. 17, 833.