Kluczowa różnica – wybieralny marker a gen reportera
Technika inżynierii genetycznej służy do przenoszenia ważnych genów z organizmu do innego organizmu. Wstawienie obcego genu do genomu innego organizmu i wywołanie jego ekspresji w komórce gospodarza to najtrudniejsze etapy transferu genu. Aby wykryć powodzenie procesu transformacji, w rekombinowanej cząsteczce stosuje się marker selekcyjny i gen reporterowy. Markerem selekcyjnym jest sekwencja DNA lub gen, który eksprymuje i selekcjonuje transformowane komórki spośród nietransformowanych komórek. Gen reporterowy to inny gen, który jest używany do rozróżniania transformowanych komórek oraz do ilościowego określania lub wykrywania funkcjonowania wstawionego genu w gospodarzu. Kluczową różnicą między markerem selekcyjnym a genem reporterowym jest to, że marker selekcyjny jest używany do przeszukiwania komórek nieprzekształconych i sygnalizowania komórkom transformowanym, podczas gdy gen reporterowy jest używany do ilościowego określenia poziomu ekspresji genu w gospodarzu.
Co to jest znacznik do wyboru?
W inżynierii genetycznej gen będący przedmiotem zainteresowania jest wstawiany do odpowiedniego wektora i przekształcany w organizmy gospodarza. Jednak transformacja jest skuteczna tylko w kompetentnych komórkach gospodarza i istnieje możliwość odrzucenia przez komórki gospodarza pobierania obcego DNA. Dlatego też różnicowanie komórek transformowanych i nietransformowanych jest ważne, aby kontynuować dalsze eksperymenty. Dlatego naukowcy wprowadzają do wektora gen markera selekcyjnego w celu łatwej selekcji transformowanych komórek z komórek nietransformowanych. Markerem selekcyjnym jest sekwencja DNA, zwłaszcza gen użyteczny w identyfikacji transformowanych komórek. Ten gen markerowy wykazuje cechę, która odpowiada sztucznej selekcji transformowanych komórek z nietransformowanych komórek na pożywce.
Najpopularniejsze markery selekcyjne stosowane w biologii molekularnej to geny oporności na antybiotyki. Gen oporności na antybiotyk wstawiany jest do wektora i transformowany do komórek gospodarza, zwłaszcza do bakterii gospodarza. Ten konkretny antybiotyk jest włączany do podłoża hodowlanego bakterii. Ze względu na obecność markera selekcyjnego, w warunkach selekcyjnych, przeżyć mogą tylko komórki, które zawierają odpowiedni marker selekcyjny. Nietransformowane komórki nie są w stanie rosnąć w pożywce zawierającej antybiotyk. Dlatego też, dzięki markerowi selekcyjnemu, który jest oporny na antybiotyki, transformowane komórki są łatwo identyfikowane.
Geny nadające cechy antymetabolitom, herbicydy są wykorzystywane jako markery selekcyjne w wektorach klonujących w inżynierii genetycznej roślin. Jednak ta kotransformacja markerów selekcyjnych w organizmy modyfikowane genetycznie ma negatywny wpływ na środowisko i człowieka. Uwolnienie bakterii opornych na antybiotyki może zwiększyć oporność ludzkich patogenów na antybiotyki. Może zanieczyścić produkt lub biomasę antybiotykami i utracić presję selekcyjną w wyniku degradacji i inaktywacji antybiotyków.
Rysunek 01: Wektor plazmidowy do transferu genów z markerem selekcyjnym
Co to jest gen reportera?
Geny reporterowe to geny, które umożliwiają wykrycie lub pomiar ekspresji wstawionego genu. Te geny reporterowe mogą być przyłączone do sekwencji regulatorowych genu będącego przedmiotem zainteresowania, aby zasygnalizować lokalizację lub poziomy ekspresji. Dlatego podczas ekspresji genów pod tym samym promotorem są one transkrybowane na pojedynczą sekwencję mRNA, a następnie tłumaczone na białko, które może wskazywać na poziom ekspresji genów.
Geny reporterowe są różnych typów i zawierają rozpoznawalne wizualnie cechy, które są zwykle związane z białkami fluorescencyjnymi i luminescencyjnymi. Geny, które kodują białka i enzymy fluorescencyjne, przekształcają niewidzialne substraty w produkty luminescencyjne lub kolorowe, sygnalizując udaną ekspresję genu i dając możliwość ilościowej oceny ekspresji genów.
Rysunek 02: Ekspresja genu reportera
Jaka jest różnica między markerem wybieralnym a genem reporterowym?
Wybieralny znacznik a gen reportera |
|
| Marker selekcyjny to rodzaj sekwencji DNA, która pomaga odróżnić komórki transformowane od komórek nietransformowanych. | Gen reporterowy to gen, który pomaga określić ilościowo ekspresję pożądanego genu wstawionego do komórki gospodarza. |
| Charakter wyprodukowanych jednostek | |
| Geny są zakodowane z cechami, które pomagają w sztucznej selekcji na podłożach uprawowych. | Geny są zakodowane z wizualnie rozpoznawalnymi cechami. |
| Zastosowanie | |
| Geny oporności na antybiotyki, geny antymetabolitów, geny oporności na herbicydy itp. to przykłady markerów selekcyjnych. | Przykłady to kod genów dla białka o zielonej fluorescencji, β-glukuronidazy, acetylotransferazy chloramfenikolu, białka o czerwonej fluorescencji. |
Podsumowanie – marker do wyboru a gen reportera
Markery selekcyjne umożliwiają wzrost transformowanym komórkom w pożywce selekcyjnej, do której podawany jest określony antybiotyk lub herbicyd. Służą do wczesnej selekcji transformowanych komórek. Geny reporterowe stosuje się do ilościowego określenia poziomu ekspresji wstawionego pożądanego genu. Pozwalają również na różnicowanie komórek transformowanych i nietransformowanych. Jest to różnica między markerem selekcyjnym a genem reporterowym. Zarówno marker selekcyjny, jak i gen reporterowy są uważane za ważne markery w inżynierii genetycznej.
