Перспективи за генно инженерство модифицирани растения и храни
Yves CHUPEAU, Лаборатория по клетъчна биология, INRA Версай
Генното инженерство предоставя нови аналитични инструменти за генетици и физиолози. Той позволява гените да бъдат прехвърлени в наследственото наследство на организми от различни видове или род. Трансферът на гени поражда редица въпроси и предизвиква разгорещен дебат, докато първите разрешения за търговия с генетично модифицирани организми вече са предоставени.
Изглежда важно да се предостави точна информация, благоприятстваща обсъждането на по-обосновани аргументи. Скоростта на трансфер в индустрията предоставя едно от обясненията за относителното забавяне на регулаторните механизми, регулиращи използването на генния трансфер.
• Кратка история
Откриването през 70-те години на естествения генен трансфер в бактериите позволи развитието на бактериална генетика и породи множество индустриални приложения.
От началото на 80-те години тези процеси на генен трансфер са адаптирани към висшите организми, особено при растенията, поради регенеративния капацитет на растителните клетки.
Първото пускане на пазара на генетично модифицирано растение датира от 1993 г. (домат, САЩ).
• От ген до протеин
Идентичността на всяко живо същество е представена от цялата генетична информация (наследственото наследство), която се материализира от гигантска ДНК молекула или дезоксирибонуклеинова киселина.
Самата тази макромолекула се състои от две вериги молекули, нуклеотидите, чиито основни части са една от четирите основи: аденин, тимин, цитозин, гуанин. Размерът на тези макромолекули варира в зависимост от организма, няколко милиона основи за бактерии, милиарди за растения и животни (маруля 2.109, човек 3.109).
Генетичната информация, генетичният код, се основава на подреждането на тези основи. Всеки триплет показва използването на аминокиселина. Аминокиселините са градивните елементи на протеините, по-голямата част от които са ензими. Тези ензими и техните разпоредби осигуряват функционирането на живите организми.
Генът е последователност от основи в ДНК. Той се изразява като продукт, който най-често съответства на протеин, така че последователните триплети на ДНК базата се преобразуват в протеинова последователност. Разположението на аминокиселините включва пространствена структура на протеина; тази структура, заедно с други елементи на аминокиселинни последователности, играе основна роля в активността на ензима.
• ДНК свойства
. Забележителна стабилност:
- Цялата ДНК се възпроизвежда вярно, преди всяко клетъчно делене, за да направи копия, които се разпространяват във всяка дъщерна клетка. Това устройство осигурява възможно най-хомогенното предаване на ДНК във всички клетки на организма. От друга страна, по време на разделенията, които водят до полови клетки, механизмите за рекомбинация между родителските геноми осигуряват предаването на рекомбинантната ДНК към потомството (естествено!).
- Основните гени, кодиращи дейностите на клетъчното функциониране, са почти идентични (консервирани) при бактериите, растенията и животните. Можем да кажем схематично, че животински гени вече съществуват в растителните геноми !
. Забележителна гъвкавост:
- Генетичният код е универсален, кодиращата последователност ще бъде преведена по същия начин, независимо от единицата живот, в която е изразена. Това обяснява защо можем ефективно да експресираме гени от различен произход в различни организми.
- Гените не съдържат само последователности, кодиращи функционални протеини: Наблизо има последователности, регулиращи генната експресия, които модулират и адаптират активността на гените според нуждите на тялото. Тези регулаторни последователности понякога се състоят от няколко дузини регулаторни, активиращи или репресорни елементи. Тези експресионни сигнали се разбират или не от клетъчната техника (в зависимост от условията на околната среда, на такъв и такъв етап на развитие, в такъв или такъв орган ...). Регулаторните последователности позволяват точно насочване на експресията на гена, който те управляват.
- Следователно е възможно да се експресира бактериален ген в растение, при условие обаче, че регулаторните последователности се обменят: „синтаксисът“ на бактерията не е разбираем от растителната техника ...
- Механизмите на еволюция, генератори на разнообразие, се основават на набор от процеси, които увеличават количеството на ДНК и променят организацията на наследствения материал. Трябва да знаете, че откриваме повтарящи се последователности, грешки при копиране във всички геноми и дори транспонируеми елементи, способни да се движат, в цялата ДНК и да причиняват голяма част от пренарежданията.
В пълна опозиция на упоритата идея за неподвижност на видовете (наследена от философски или религиозни учения на предците), възприемането на тази гъвкавост на ДНК представлява концептуалната основа и до известна степен биологичната легитимност на генния трансфер. За всички растителни видове е експериментално възможно да се прехвърлят кодиращите последователности от друго растение или организъм (трансгена) към тях и да се насочи тяхната експресия с помощта на подходящи регулаторни последователности.
Въпреки че механизмите на трансгенна интеграция все още не са напълно изяснени, те приличат на процесите на възстановяване и рекомбинация на ДНК. Следователно няма разлика между механизмите на генен трансфер и тези на рекомбинацията, специфични за природните явления на смесване на гени поради сексуалността! Фундаментална концепция, често забравяна. Следователно трансферът на гени не предизвиква никакво нарушение в реципиентната ДНК, в противен случай всъщност вече няма да работи; неговото развитие би било блокирано повече или по-бързо, като нежизнеспособни комбинации, произтичащи от сексуалността.