gen transfer yöntemleri - Lise

Lise Öğretmenleri
Fizik, Kimya, Biyoloji, Matematik
Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı
LİSE-2 (Çalıştay 2012)
GEN TRANSFER YÖNTEMLERİ
Doç. Dr. Cüneyt AKI
ÇOMÜ FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ
MOLEKÜLER BİYOLOJİ ANA BİLİM DALI
cuneytaki@comu.edu.tr
2. Gen
1. DNA
Hücre
4. Genom
3. Kromozom
5. Birey
6Aile (pedigri)
7. Populasyon
DNA: “Hayatın kimyasal şifresi”
Gen  Haberci RNA (m RNA)  protein  fenotip
İnsan genomu*
kromozomgen
hücre
~ 23.000 gen
İnsanı insan yapan özellikler
İnsan fenotipi
protein
*Genom: Bir organizmanın DNA
sında kayıtlı genetik bilgilerin
tamamı
Gen bilgileri hücrelerimize proteinlerin
nasıl yapılacağını tarif ederler
Hormon
Antikor
Reseptör
Gen bilgilerini değiştirerek hücrelere yeni
proteinleri üretmeleri öğretilebilir:
GDOlara doğru
İnsülin
Hepatit Aşısı
Yeni vitamin sentezi
• Biyoteknoloji Nedir ?
CANLILAR ve canlılığı oluşturan birimler (gen, protein,
hücre, doku) hakkındaki BİLGİnin ekonomik DEĞERi veya
toplumsal FAYDAsı olan ÜRÜN ve ÜRETİM süreçlerinde
UYGULANMAsı
Ekmek, bira, yoğurt, peynir yapımı ve geliştirilmesi
süreçlerinde biyoteknolojiden yararlanılmıştır
Biyoteknoloji
Moleküler biyolog, Biyolog, Mikrobiyolog, Biyokimya
uzmanı, Eczacı, Mühendis, Doktor vb. gibi birçok
disiplini bir araya getiren kişiler aracılığıyla şekillenir.
Bitkilerin hayatımızdaki
önemi
•
•
•
•
•
Hayatın temelidir ve temel besin kaynağıdır .
Havadaki oksijen dengesini sağlarlar.
Çevre dengelerini düzenlerler.
Erozyonu önlerler, nem sağlarlar.
Sessiz fabrikalardır; tıp, kağıt, boya,kozmetik
vb. sanayi uygulamalarında ve enerji alanında
kullanılırlar.
Bitkileri tehdit eden tehlikeler
Böcekler
Bakteriler
Virüsler
Tuzluluk
Soğuk
Kuraklık
Asitlik
BİTKİ ISLAHI
Genetik Mühendisliği + Bitki Doku Kültürü
TRANSGENİK BİTKİ
Yabancı genlerin aktarımı
kültürde yetiştirilen
bitki kısımlarının
kullanımını gerektirir
DOKU KÜLTÜRÜ
TRANSGENİK TEKNOLOJİ
İÇİN
ÖN KOŞULDUR
Genetik Transformasyon
•
•
•
•
Gen aktarımı genetik mühendisliği teknikleriyle
doğal ya da sentetik nükleik asit dizilerinin
aktarımı (Genetik transformasyon)
Yabancı nukleik asit molekülünün hücreye girişi
(insersiyon)
Genoma bağlanması (entegrasyon)
Genin anlatım yapması (ekspresyon)
Döllere aktarımı
GDO Üretim Tekniği
Verici
Organizma Hücresi
Protein
DNAsı
Rekombinant
Plazmid DNAsı
Rekombinant
Bakteri Hücreleri
Protein
Bakteri
Hücresi
Plazmid
DNAsı
Rekombinant
Protein
Gen aktarımında kullanılan yöntemler
Dolaylı Gen Aktarımı
- Agrobacterium tumefaciens
aracılığı ile
- Agrobacterium rhizogenes
aracılığı ile
- Bacillus thuringiensis ile
Dolaysız Gen Aktarımı
- Biyolistik
- Elektroporasyon
- Mikroenjeksiyon
- Sonikasyon
Gen aktarımında kullanılacak DNA parçası,
aktarılmak istenen gene ilave olarak;
•
•
•
Aktarılmak istenen genin bitki dokularında ifade
edilebilmesi için RNA polimerazların tanıyıp
bağlanabilecekleri düzenleyici diziler
(Promotorler)
Sadece gen aktarımı yapılan hücre ve dokuların
seçimi için seçici bir işaret geni (Marker)
Aktarılan
genin
bitkide
anlatım
yapıp
yapmadığının anlaşılmasına yardımcı olmak üzere
yer alan genlerden Reporter oluşur.
Agrobacterium
•toprakta yaşayan gram
negatif bir bakteri,
•Rhizobieceae fam.,
•doğal genetik mühendisi,
A. Rhizogenes – Saçak Kök (hairy root)
hastalığı
A. Tumefaciens – Dikotillerde Taç
Tümörü (‘crown gall’) hastalığı
Agrobacterium rhizogenes
ve saçak kök
(“hairy root”) oluşumu
kontrol
transforman
t
Agrobacterium tumefaciens –
Taç Tümörü (crown gall) hastalığı
Agrobacterium tumefaciens gövde tümörleri
Agrobacterium aracılığı ile gen aktarımı
ve transgenik bitkilerin elde edilmesi
Ti Plasmid
T-DNA
region
Sol ve sağ sınır arasında
kalan T-DNA bölgesine
istenen özellikteki gen
transfer edilir ve sonra tek
zincirli DNA
olarak
bitkilere aktarılır.
Tumorproducing
genes
Opine catabolism
Virulence region
ORI
Agrobacterium tumefaciens bakterisi yolu
ile bitkilere gen aktarımı ve transgenik
bitkilerin elde edilmesi
AÇIKLAYICI FİLM
Bacillus thuringiensis endotoksini içeren bitkiler
Bacillus thuringiensis bakterisi ilk olarak 1902 yılında Japonya’da, daha sonra
1911’de bir un güvesi topluluğunda n izole edilmiştir.
Bu bakteriler böcek öldürücü etki gösteren Cry proteinlerini üretebilmektedir.
Böceklere dayanıklı Pamuk –
Bt toksinleri pamuk kurdunu öldürür.
• transgen = Bt protein
Böceklere dayanıklı Mısır–
Bt toksinleri Avrupa mısır kurdunu öldürür.
transgene = Bt protein
Normal
Transgenik
22
Biyolistik cihazı ve sistemin çalışma prensibi
Elektroporasyon Yolu İle Gen Aktarımı;
•
Elektroporasyon, hücrelere veya dokulara kısa zamanlı
çok kuvvetli elektrik akımı uygulayarak, hücre zarında
küçük boyutta geçici delikler oluşturulması işlemidir.
•
Bu geçişken durumdaki zar, hücrelere DNA enzim,
geçisine izin verir.
Electroporatio
n
Cell Membrane
Before Pulse
D
C
Cell Membrane
During Pulse
Cell Membrane
After Pulse
(Cell returns to original state)
Alıcı hücreler ve bu hücrelere
sokulacak moleküller solüsyonda
süspansiyon halindedir
Tipik olarak elektroporasyon için bir akımda bir mikrosaniye bir mili saniye arasında
10.000-100.000 V/cm gereklidir.
28
Gen aktarımından sonra marker gen
(antibiyotik) ile seleksiyon
Gen aktarımından sonra reporter gen (ateş
böceği lusiferazı ile gen anlatım analizi
Gfp* reporter geni taşıyan Arabidopsis
bitkileri
2008 Yılı NOBEL KİMYA ÖDÜLÜ
“How the Jellyfish’s Green Light Revolutionised
Bioscience” adlı çalışma
*Green Fluorescent Protein (yeşil flörosan proteini)
GDO ürün tüketimi
• Tıpta GDO ürünleri
– 75 in üstünde ilaç ve aşı
– Bütün Dünya ülkelerinde
kanser, diyabet, hepatit,
böbrek yetmezliği gibi
yaygın ve ölümcül
hastalıkların tedavisinde
alternatifi olmayan ilaçlar
• Günlük GDO’lu gıdalar (ABD)
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Ekmek Süt
Soda/İçecekler
Meyve suları
Kahvaltı hamurluları
Kahvaltı gevrekleri
Pastalar, Cipsler
Ketçap, Bal
Bira, Domates, Biber
Yerfıstığı Şeker, Sakız
Turşu
Bazı antibiyotikler
Gelecekteki Aile Fotoğrafı
33
ÖZETLE...
Araştırma  Bilgi  Uygulama  Ürün
“BİYOBİLİM VE BİYOTEKNOLOJİ”
TÜRKİYE’NİN AÇMAZI
“BİYOBİLİM’SİZ BİYOTEKNOLOJİ”
“GDO karşıtlığı
BİYOBİLİM düşmanlığına dönüşmesin!”
AB’de GDO başvuru süreci
35
Tarımsal Biyoçeşitlilik
Uygulamalarının Güncel
Önlemleri
•Kontrolsuz üretim ve
ithalat durdurulmalı,
• Yasal yapılanma
kurulmalı
• Tüketici tercihleri ve halkın
kabulü de gözetilerek,
•
etiketlemeyle;
• tüketici “Bilgi Edinme
Hakkı”
• tüketicinin “Seçme Hakkı”
36
gözetilerek sağlanmalıdır.
Transgenik çalışma ve ürünlerin masumiyeti
kanıtlanmadan, ticari boyutlu üretim, açık alan
çalışmaları durdurulmalı ve uluslararası ticari işlemler
denetlenmeli, etiketleme, izleme-kontrol sistemi
geliştirilmeli, kararlılıkla uygulanmalıdır.
Dünya genelinde oluşturulan bu yeni varyetelerin tüketici haklarını
koruma amaçlı etiketlenmesi 3 farklı şekildedir.
-Avrupa Birliği, Avustralya/ Yeni Zelanda, Rusya, Japonya, Çin, Kore,
Tayland ve Malezya` da tam olarak düzenlenmiş zorunlu etiketleme
rejimi,
- Kanada, ABD, Hong Kong` ta çeşitli düzenleyici ve gönüllü
yaklaşımlardan oluşan etiketleme rejimi uygulanmakta,
- Filipinler ve Singapur`da herhangi
belirlenmemiş ve uygulanmamaktadır.
bir
etiketleme
rejimi
37
Bu çalışmalara hız katılmalı ve objektif ve tarafsız
çözümler üretilmelidir.
Ancak böylece külfeti, nimet dönüştürmek
olanakları aranabilecektir.
Bu bir insanlık borcu olup; topluma, tüm canlılar
âlemine, evrene ve gelecek nesillere karşı görevimiz
olarak algılanmalıdır.
38
Konuya; dipsiz kuyu olmadan
sahip çıkılmalı ve duyarlı
olunmalıdır.
39
T ü k e t i c i l e r i n;
• Temel İhtiyaçların Karşılanması Hakkı,
• Güvenlik ve Güven duyma Hakkı,
• Bilgi Edinme Hakkı,
• Seçme Hakkı,
• Sesini Duyurma Hakkı,
• Tazmin Edilme Hakkı,
• Eğitilme Hakkı,
• Sağlıklı Bir Çevreye Sahip Olma Hakkı,
gibi en temel haklarına gereken önem ve saygının gösterilmesi
gerektiğine, tüm hakların birlik ve dayanışmayla elde edileceğine
inanılmalıdır.
Bütün bu hususların ışığında, “Ulusal Biyogüvenlik Yasamızın bir an
önce çıkarılması önemli bir zorunluluk olarak ortaya çıkmaktadır.
40
Bu ise ancak duyarlı ve toplumsal
sorumluluk sahibi bireylerin kararlılığı ve
işbirliği ile ile sağlanabilecektir.
41
Transgenik Bitkiler
“Umutlar ve Korkular”
–
–
–
–
–
–
Sağlığa yararlı
Çevreye yararlı
Verimde artış
Daha az kimyasal gübre
Daha az tarım ilacı
Kurak ve tuzlu arazilerde
tarım
• Sağlık riskleri var
• Ekolojik riskler var
Transgenik bitkiler hakkında
karşıt görüşler
• Kimler karşı çıkıyor?
–
–
–
–
–
–
–
Organik tarımcılar
Çevreci örgütler
Tüketici örgütleri
Bazı politikacılar
Tarımsal üretici örgütleri
Küreselleşme karşıtları
Bazı akademisyenler...
• Kimler destekliyor?
–
–
–
–
–
Üretici firmalar
Tarımsal üreticiler
Bilimsel kurumlar
Uzman kamu kuruluşları
Bazı ülkelerde tüketiciler...
Transgenik bitkilere hakkında görüşler
Neden karşı çıkıyorlar?
– İlerde insan sağlığına zararlı riskleri ortaya
çıkabilir.
– Çevrenin biyolojik yapısını değiştirebilirler.
– Dışa bağımlılığı artıran, ülkelerin tarım
sektörlerini tekelci firmaların eline teslim eden
ürünler olmaları
– Dile getirilmeyen gerekçeler
• Pazar payında çıkar çatışmaları,
• Duygu sömürüsüne açık bir konu (“canavar
domates” söylemi)
• Korumacı ülke politikaları için bahane...
Transgenik bitkiler hakkında görüşler
Neden destekliyorlar?
– Üretici firmaların mal satma kaygısı.
– Tarımsal üreticinin verimini ve gelirini artırma
arzusu
– Bilimsel kurumların karşılaştırmalı risk
analizlerinde alternatif yolların daha üstün
olmadığı gösteren değerlendirmeleri.
– Tüketicinin bilime ve teknolojije güveni
(bilimin güçlü olduğu ülkelerde)...