Molekulaarbioloogia (0)

VETERINAARGENEETIKA JA ARETUS
MOLEKULAARBIOLOOGIA JA REKOMBINANT-DNA TEHNOLOOGIA
Rekombinant-DNA (hubriidse DNA) tehnoloogia on tanapaeva geneetika ja molekulaarbioloogia peamisi meetodeid , mis leiab uha enam kasutamist ka veterinaarias. Rekombinant-DNA tehnoloogia kasutusele votmine on oluliselt avardanud voimalusi uurida geenide molekulaarset struktuuri ning parilikkuse biokeemiat. Uhtlasi on tanu rekombinant-DNA tehnoloogiale astutud kvalitatiivne samm edasi biotehnoloogias ja nakkushaiguste diagnostikas.
Rekombinant-DNA tehnoloogia pohimeetodid on jargmised: DNA molekuli lohestamine e loikamine fragmentideks restriktsiooni ensuumide abil, mis lohuvad sidemed nukleiinhapete (NH) vahel spetsiifilise nukleiinhapete jarjetusega piirkonnas (iga ensuumi jaoks eri NH jarjestus)
Nukleiinhappeline hubridiseerimine -tanu DNA, RNA molekulide voimele siduda vabasid Nhid on voimalik teataud NH-jarjestusega vabade margistatud DNAfragmentide abil avastada komplementaarse jarjestusega loike uuritavas DNA voi RNA molekulis.
DNA kloonimine -uhe DNA fragmendi alusel on voimalik sunteesida sama fragmendi miljoneid koopiaid.
DNA fragmendi nukleotiidide jarjestuse maaramine ( sekveneerimine -ingl k. sequencing), mis voimaldab maaratleda geenide NH-lise koostise, nende tapse asukoha kromosoomis, aga ka geeni poolt kodeeritavate valkude aminohappelise koostise.
Insenergeneetika -geenide DNA jarjestuse muutmine ja muudetud geenide voi uute geenide viimine rakkudesse ja organismi. Organismide geneetiline modifitseerimine .
Restriktsiooni-ehk piiravad ensuumid 1970. a. avastati, et paljudel bakteritel on omadus lohustada bakterirakku tunginud voorast DNA-d (peamiselt bakterviiruseid) fragmentideks. Ensuume e nukleaase, mille abil viiruste DNA lohkumine toimus hakati nimetama restriktsiooniensuumideks, kuna nad olid maaravaks teguriks sellise nahtuse puhul nagu peremehepoolne bakterviiruste infitseerivuse piiramine (ingl.k. host restriction).
Restriktsiooni nukleaasidel ehk restriktaasidel on omadus loigata DNA topeltahel labi kindlas piirkonnas (loikepiirkond-ingl. k. restriction site), mille maarab ara antud piirkonna DNA NH-jarjestus (aratundmisjarjestused; ingl. k. recognition sequenceskoosnevad 4-8 nukleotiidipaarist), kusjuures iga ensuumi jaoks on see erinev. Vordluseks -nt DNA- aasid lohustavad DNA-d juhuslikult.
Praegu tuntakse ule 100 restriktsiooni ensuumi ning praktiliselt on voimalik mistahes geen voi mistahes DNA fragment genoomist valja loigata. Alljargnevalt on toodud naitena viie enamkasutatava restriktaasi aratundmis-jarjestused ja loikepiirkonnad.
Selliseid DNA molekule, mis on eeltoodud moel moodustatud nimetataksegi rekombinant-DNA molekulideks, millest ka nimi kogu tehnoloogiale. Lisaks eeltoodule saab restriktaasi abil lohustatud DNA molekuli uurida elektroforeetiliselt. Nimelt moodustub restriktaasi toimel DNA molekulist erineva pikkusega fragmente (restriktsiooni fragmendid ), millel on ka erinev molekulmass . DNA lohustub nii mitmeks fragmendiks kui mitu vastavat loikepiirkonda temas on. Elektroforeesil agaroosgeelis liiguvad need fragmendid erineva kiirusega asetudes ritta vastavalt molekulmassile. Need fragmendid varvitakse voi margistatakse radioaktiivsete isotoopidega ning maaratakse nende molekulmass. Sel teel saame DNA restriktsioonikaardi e profiili. Selle alusel on voimalik vorrelda erinevate isendite geneetilisi koode ilma NH jarjestust maaramata. Samuti saab maarata naiteks erinevate mikroobituvede geneetilist sugulust, mistottu see on ka molekulaarepidemioloogia uks olulisi meetodeid.
NH hubridiseerimine
NH hubridiseerimine pohineb denatureerunud DNA ja RNA renatureerumise fenomenil, mis seisneb selles, et teatud tingimustel denatureeritud NH ahelad on voimelised uuesti renatureeruma ja moodustama ka vabade komplementaarsete NH ahelatega topeltahelaid. See on voimaldanud luua korge tundlikkusega meetodid spetsiifiliste NH jarjestuste avastamiseks uuritavas materjalis.
Selleks kasutatakse puhastatud voi kloonitud NH ahelate fragmente, millel on kindlaksmaaratud NH jarjestus ja mis on margistatud kas keemilise markeri voi radioaktiivse isotoobiga. Selliselt toodeldud DNA fragmente nimetatakse DNA sondideks (ingl. k. probes). Sondide abil on voimalik maarata geenide lokalisatsiooni kromosoomides, defektgeenide olemasolu, geenide talitluslikku aktiivsust maarates nende poolt produtseeritava informatsiooni RNA hulka tsutoplasmas, aga ka naiteks viirusliku RNA voi DNA olemasolu ja lokalisatsiooni kudedes ning rakkudes.
Rekombinant DNA ja DNA kloonimine
DNA kloonimise all moistame teatud DNA loigu paljundamist. Selleks kasutatakse isepaljunevaid susteeme voi polumeraas-ahelreaktsioooni. Isepaljunevate susteemidena (nimetatakse ka vektoriteks) kasutatakse tavaliselt baketerite plasmiide voi viiruseid -bakteriofaage. Plasmiid – rongakujuline kaheahelaline DNA molekul , mis sisaldab autonoomset paljunemist voimaldavaid geneetilisi elemente (eelkoige replikatsiooni alguspunkti), selektiivset markerit (ampitsilliinile resistentsust tagavat geeni) ja unikaalseid restriktaaside loikamiskohti (esinevad plasmiidis ainult uks kord). Vajalik DNA- loik uhendatakse vektoriga ja moodustunud rekombinant-DNA viiakse bakteri rakku, kus vektor asub paljunema tootes luhikese ajaga miljoneid koopiaid meid huvitavast DNA-fragmendist.
Plasmiidide abil geeni paljundamise pohietapid on jargmised 1) plasmiidi isoleerimine bakterirakust (tavaliselt kasutatakse E. coli plasmiide); 2) plasmiidi "loikamine" spetsiifilise restriktaasiga; 3) paljundatava geeni voi DNA-loigu "valjaloikamine" kromosoomist sama restriktaasiga s.o geeni isoleerimine; 4) isoleeritud geeni "istutamine" plasmiidi 5) plasmiidi viimine bakterirakku ja bakteri kasvatamine, mille kaigus paljuneb ka vastav plasmiid. 6) paljundatud geeni isoleerimine plasmiididest.
Teiseks DNA kloonimise voimaluseks on polumeraas-ahelreaktsiooni (PCR-polymerase chain reaction) kasutamine. PCR viiakse labi biokeemilise reaktsioonina ja selle puhul ei vajata elusorganisme DNA kopeerimiseks. Reaktsioon pohineb ensuumi DNA-polumeraas kasutamisel , mis kataluusib DNA komplementaarse ahela sunteesi. PCR on DNA-molekuli paljundamine kunstlikes tingimustes. Reaktsiooni labiviimiseks on vajalik teada uuritava DNA loigu otste nukleotiidset jarjestust.
Reaktsiooni kaivitamiseks kasutatakse kahte oligonukleotiidset vaiksest arvust (8..30) nukleotiidist koosnevat praimerit (ingl. k. primer), mis kumbki vastavad uhe komplementaarse DNA ahela alguse nukleotiidsele jarjestusele ja talitlevad kui ensuumi substraat, kuna neil on vabad otsad uute nukleotiidide sidumiseks.
PCR pohietapid on jargmised:
1) topeltahelalise DNA denaturatsioon kaheks uksikahelaks korge temperatuuriga (90-95 °C;
40-60 sek);
2) praimerite hubridiseerimine e "istutatamine" kummalegi uksikahelale, milleks viiakse
temperatuur alla ca 50 °C juurde 30 sekundiks;
3) komplementaarse DNA ahela suntees DNA-polumeraasi toimel (72 °C juures, aeg soltub
loigu pikkusest, kuid ca 1-3 min). Kasutatav ensuum on termostabiilne ja on isoleeritud
kuumaveeallikates elavatest bakteritest (nt Thermus aquaticus, temalt saadud ensuumi nimetatakse TaqI).
Reaktsioonis (PCRis) kasutatavad komponendid ( maatriks -DNA, praimerid,
ensuum ja vabad nukleotiidid ) viiakse kohe algselt uhte katsutisse. Kuna ahelreaktsiooni
etapid toimuvad erineva temperatuuri juures, siis on kogu protsess juhitav temperatuuri abil ja
vastavaid tsukleid voib korrata kumneid kordi. Igas tsuklis DNA hulk teoreetiliselt
kahekordistub. Praktiliselt hilisemates tsuklites on reaktsiooni efektiivsus vaiksem, kuna
ensuumi aktiivsus langeb, samuti lopevad otsa vabad nukleotiidid. Neid juurde pole aga
voimalik lisada. Saadud koopiate arv ulatub aga 30 tsukli jarel juba miljonitesse, mis on
piisav mistahes analuusiks.
PCR produkt eraldatakse lahusest elektroforeesiga agargeelis.
PCR-i saab kasutada ka diagnostilisel eesmargil: teatud DNA voi RNA jarjestuse
(viiruste voi bakterite) avastamiseks uuritavas materjalis voi naiteks geenidefektide
avastamiseks genoomis . Tema tundlikkus on teoreetiliselt selline, et kui uuritavas materjalis
on uks DNA- molekul , mille jarjestus uhtub materjalile lisatava praimeriga, siis on see
avastatav. PCR on korvale torjumas DNA sondide meetodit geneetiliste haiguste uurimisel ,
viirusinfektsioonide tuvastamisel ja mikroobide tupiseerimisel.
RNA uurimiseks ja paljundamiseks PCR meetodil on esmalt vajalik RNA
transkribeerida DNA-ks, mida saab teha ensuumi-poordtranskriptaasi abil, mida leidub
retroviirustest nakatunud rakkudes. Sel moel sunteesitud DNA-st on voimalik saada hiljem
taas RNA-molekulid.
DNA molekuli nukleiinhappelise (NH) jarjestuse maaramine
Elektroforeetiliselt lahutatud DNA fragmentide NH jarjestust on voimalik kiiresti
maarata kasutades selleks kas keemilist voi ensumaatilist sekveneerimist.
Keemiline meetod pohineb nukleotiide valikuliselt lohustavate kemikaalide
kasutamisel. Esmalt margistatakse radioaktiivse isotoobiga DNA ahela uks ots, misjarel
jagatakse margistatud fragmendid nelja katsuti vahel. Kasutades erinevaid kemikaale
lohustatakse uks voi kaks N-alust (A,T,G,C) ahelas (igas katsutis erinevad). Saadakse erineva
pikkusega DNA fragmente, mille elektroforeetiline uurimine voimaldab maarata nukleotiidide
jarjestuse.
Ensumaatilise meetodi puhul kasutatakse DNA-polumeraasi abil toimuva topeltahela
sunteesi blokeerimist kindla nukleotiidi kohal. Tulemuseks on jallegi erineva pikkusega
fragmendid, mille elektroforeesil joonistub valja DNA molekuli NH jarjestus.
DNA NH jarjestuse maaramine on aluseks koigile teistele meetoditele
insenergeneetika vallas. See voimaldab leida genoomi piirkonnad, mis kodeerivad proteiinide
sunteesi ja maarata ka proteiinide aminohappelise koostise.
Rekombinant DNA tehnoloogia ja insenergeneetika
Pohiliselt on kolm ainevaldkonda, kus insenergeneetikal on lahiajal laiem perspektiiv.
(1) Teatud spetsiifiliste molekulide tootmine suurtes hulkades. Siia kuuluvad esmajoones
DNA ja RNA molekulid, kuid samuti mitmesuguste proteiinide produktsioon, millele eelneb
vastava geeni viimine sobiva peremehe genoomi (eelkoige bakterid , kuid ka taimed ja
loomad). Sel teel on voimalik produtseerida nii ensuume kui hormoone kui ka viiruse
kapsliproteiine, mida saab kasutada kui vaktsiine .
(2) DNA-sondide loomine infektsioonide , defektsete geenide ja ka resistentsuse ning mistahes
muid tunnuseid kandvate geenide lokaliseerimiseks genoomis.
(3) Transgeensete (liigivooraid geene omavate voi teatud liigiomaste geenideta organismid)
isendite ja organismide loomine. Esmajoones tulevad siin kone alla mikroobsed organismid
(bakterid, seened), aga ka taimed, keda on voimalik rakendada tohusamalt teenima inimkonna
huve.
Transgeensed korgemad loomad on aga olulised nii geenide talitluse kui parilike
defektide uurimisel. Naiteks on suudetud luua transgeenseid hiiri, kellel puuduvad terved
geenid ning neid kasutatakse just geenide funktsioonide uurimisel.
Insenergeneetilised vaktsiinid ja DNA- vaktsineerimine
Rekombinant-DNA tehnoloogiat kasutatakse ka vaktsiinide valjatootamisel.
Insenergeneetiliste meetoditega loodud vaktsiinid voib jaotada kolme ruhma:
(1) rekombinant- antigeen -vaktsiinid (ingl. k. -subunit vaccine)
(2) rekombinant-vektor-vaktsiinid
(3) geneetilise modifitseerimisega atenueeritud mikroobid
Rekombinant-antigeen-vaktsiinide loomine pohineb patogeenide antigeenseid omadusi
maaravate geenide siirdamises bakterite voi parmseente genoomi voi ka imetajate rakkudesse
koekultuurides. Selle tulemusena produtseeritakse suurel hulgal patogeenide antigeene, mis
seejarel isoleeritakse, puhastatakse ja kasutatakse kui puhast antigeeni. Esimene rekombinantvaksiin,
mis ka praktikas osutus efektiivseks oli suu-ja sorataudi viiruse vastane vaktsiin , mis
pohines peamise antigeeni-VP-1 tootmisel E. coli's. Esimene inimesel kasutatud samalaadne
vaktsiin oli hepatiit -B viiruse vastane vaktsiin. Antud juhul kasutati transgeense organismina
parmseent. Moningast edu on saavutatud ka transgeensete taimede loomisel, kus patogeeni
antigeene tootvaid geene siiratakse taimedesse. See voimaldaks rohttaimede abil vaktsineerida
suu kaudu nii metsloomi kui suurtel karjamaadel.
Rekombinant-vektor-vaktsiinide e DNA-vaktsiinide puhul manustatakse peremeesorganismi
patogeeni antigeene produtseerivaid geene, kusjuures vektoritena (geeni kandjatena)
kasutatakse kas apatogeenseid voi atenueeritud viiruseid voi baktereid voi bakterite plasmiide.
Plasmiidide kasutamise korral on oigem konelda DNA-vaktsineerimisest, kuna geenikandja ei
ole elusorganism , vaid uksnes DNA-molekul.
Nii inimese kui loomade viiruste vastaste vaktsiinide loomisel on sagedamini
kasutatav vektor vaktsiinia viirus -atenueeeritud rougeviirus, tanu oma lihtsale struktuurile.
Bakteritest on vektorina kasutatud Salmonella typhimuriumi atenueeritud tuvesid. Veterinaarias
on kasutusel kaks metsloomadel kasutatavat marutaudivaktsiini, kus vektorina on
kasutatud vaktsiinia viirust.
DNA-vaktsineerimine
Vektor-vaktsiini korral paljuneb vektorina talitlev mikroob organismis ja tema
genoomis on ekspresseritud ka geenid , mis produtseerivad mone patogeeni antigeene.
Seevastu DNA-vaktsineerimise korral viiakse organismi vaid rekombinantseid plasmiide.
Huvipakkuv on asjaolu, et manustatud plasmiidid on vordlemisi pusivad ning nende abil
organismi viidud geenide ekspressioon on taheldatav aastaid. Kuna katsed on seni viidud labi
vaid loomadel ja enamasti katseloomadel (hiired, rotid , kuulikud, kanad ), kelle elutsukkel on
suhteliselt luhike, siis pole teada tapselt , kui kaua geenide ekspressioon pusib. Katseloomadel
on see olnud eluaegne. Katsed primaatide ja veistega on kaimas.
Vorreldes vektor-vaktsiinidega on DNA-vaktsiini eeliseks see, et imuunsupressiooni
all kannatavad isendid ei satu ohtu saada kahjustatud vektor-organismi poolt, mida on
taheldatud AIDS'i patsientide puhul vaktsiinia viiruse kasutamisel. Samas ei teata tapselt,
kuidas voib vooras geneetiline materjal organismi lopuks mojutada. Ehkki plasmiidiga
organismi viidud DNA liitumist kromosomaalse DNA-ga pole taheldatud, ei ole siin veel koik
selge. Siiski voib uskuda , et fataalsete haiguste raviks hakatakse DNA-vaktsineerimist
kasutama koige lahemas tulevikus.
Lisaks patogeenide antigeene produtseerivatele geenidele on uuritud voimalusi
kasutada vektoreid ka defektsete geenide asendamiseks normaalsete geenidega . Vektoriga
liidetakse normaalne geen, mis viiakse organismi ja kompenseeritakse sellega vastava geeni
defekt .
Mikroobide atenueerimine geneetilise modifitseerimise teel seisneb mikroobi
genoomi geeni lisamises, geeni kustutamises voi selle asendamises, mis muudab mikroobi
apatogeenseks.
GMO – GENEETILISELT MUUNDATUD ORGANISM
GMO – on organism, mille parilikkustegureid (genoomi) on inimese poolt muudetud viisil, mida looduses ei esine.
Geneetiline muundamine leiab aset siis, kui kasutatakse vahemalt uhte jargmistest meetoditest :
1) rekombinantse nukleiinhappe tehnikaid, millega luuakse valjaspool organismi geneetilise materjali muundatud kombinatsioone ja mis viiakse peremeesorganismi, kus neid looduslikult ei esine, kuid milles on nad voimelised jatkuvalt paljunema;
2) valjaspool organismi valmistatud pariliku materjali organismi viimist;
3) looduses mitteesineval viisil kahe voi enama raku uhinemisega muundatud geneetilise
materjaliga elusrakkude saamist.
Geneetiliseks muundamiseks ei loeta*:
1) viljastamist valjaspool vanemorganismi;
2) konjugatsiooni, transduktsiooni, transformatsiooni voi mond muud looduslikku protsessi;
3) indutseeritud poluploidsust.
4) mutatsioonide indutseerimist.
* -kehtib tingimusel, et ei kasutata rekombinantse DNA molekule voi geneetiliselt muundatud
organismi.
Transgeensed taimed ja loomad
Transgeensete taimede ja loomade konstrueerimisel on kolm pohilist eesmarki:
1) soovitavate tunnuste lisamine voi voimendamine kultuurtaimedel ja koduloomadel
2) huvipakkuva produkti tootmine taimes voi loomas
3) transgeensete organismide konstrueerimine eesmargiga uurida bioloogiliste protsesside
toimumise molekulaarseid mehhanisme .
GENEETILISELT MUUNDATUD TAIMED
Taimerakkude arengubioloogiline programm erineb loomarakkude omast uhe vaga
olulise isearasuse poolest. Nimelt sailitavad koik taimerakud kogu oma eluea valtel
totipotentsuse ehk teisisonu on teatud tingimustel voimelised dediferentseeruma ning
alustama organismi ontogeneesi n.o otsast peale. Totipotentsus voimaldab sisuliselt ukskoik
millisest kultuuri viidud taimerakust uuesti regenereerida tervikliku oitseva ja viljuva taime.
Seetottu on muuhulgas voimalik ka transgeensete taimede konstrueerimine, kasutades
geenitehnoloogilisteks manipulatsioonideks diferentseerunud kudedest parit rakke (nt lehe
mesofulli rakud voi juurerakud). Transgeensete loomade konstrueerimisel seevastu saab
kasutada uksnes sugooti voi vaga varajases arengustaadiumis embruonaalseid rakke, kuna
uksnes need on veel sailitanud totipotentsuse.
Diferentseerunud taimerakkudega tootamine ning nendest lahtudes uute terviklike
taimede regenereerimine eeldab aga haid teadmisi taimede koekultuurist. Koekultuuri
rakkudega oige manipuleerimine ongi peaaegu koigi hetkel inimese kasutuses olevate
transgeensete taimede konstrueerimise meetodite kasutamise eelduseks .
Vooraste geenide taimedesse viimiseks kasutatakse:
1) agrobakteri poolt vahendatud geeniulekannet,
2) otsene DNA sisseviimine keemiliselt, elektriliselt voi mehhaaniliselt toodeldud
protoplastidesse,
3) taimede pommitamine metalliosakestega,
4) taimede elektropoleerimine,
5) DNA sisseviimine mikroskoopiliste fiibritega voi ultraheliga mehhaaniliselt vigastatud
taimekudedesse.
Kloonimine
Korgemate loomade kloonimise pohimottelisi meetodeid on kaks:
1. Embruokloonimine – embruo tukeldamine parast sugoodi pooldumist (blastomeeride
eraldamine) ja saadud embruote siirdamine surrogaatemadesse e retsipientidesse.
2. Somaatilise raku tuuma siirdamine munarakku – kloonitava organismi rakutuum
eraldatakse ja viiakse munarakku, mille tuum on eelnevalt eemaldatud . Voimalik on ka
somaatilise raku ja tuumata munaraku liitmine elektriimpulsi abil. Molemal juhul hakkab
munarakk arenema nagu normaalne sugoot ja see siiratakse surrogaatemasse parast esmaseid
loigustumisi.
Kuidas saadi Dolly ?
1. Lamba udaranaarmest eraldati rakud , mida kasvatati rakukultuurina katseklaasis
2. Rakkusid “naljutati”, et nad lopetaksid pooldumise.
3. Soikeseisundis rakkudelt voeti tuumad ja viidi munarakkudesse.
4. Munarakule anti elektriimpulss , mis aitas tuumal ja tsutoplasmaga “uhineda” ja aktiveeris
raku ning see hakks uuesti poolduma
5. Saadud sugoodid viidi lamba munajuhasse, kus need arenesid moorula faasi.
6. Embruod loputati valja ja valiti siirdamiseks sobivad embruod, mis siirati surrogaatuttedele.
7. 277-st munarakust saadi 29 siirdamiseks sobivat embruot, millest sundis uks tall – Dolly.
Veise kloonimine:
1. Uhelt lehmalt voeti uheksa paeva vanune loode
2. Lootest eraldati rakud
3. Rakke kasvatati kultuuris
4. Teiselt lehmalt voeti munarakk
5. Munarakust eraldati tuum koos kromosoomidega
6. Hoides pipeti vahel munarakku, viidi sinna doonorraku tuum
7. Munarakud viidi asendusemasse, kes kandis loote lopuni.
Kui Dolly puhul kasutati kloonimiseks taiskasvanud looma rakku, siis vasika
kloonimiseks kasutati looterakku. Loote teatud rakkudele on iseloomulik vaga kiire
paljunemine ja voime areneda koigi kudede rakkudeks. Seetottu on loote rakutuumast jarglase
loomine suhteliselt lihtsam. Kui Dolly saadi 277. katsel, siis 1999.a jaanuaris sundinud
kolmikvasikate loomine onnestus umbes 50. katsel.
Koige uldisemalt toimub looterakkude abil kloonimine jargmiselt:
1) Lootelt parit rakke kasvatatakse algul katseklaasis, lisades neile kasvu ja arengut
stimuleerivaid aineid
2) Valitakse valja sobivate pusivate omadustega rakuliin (rakukloon)
3) Viljastatud munarakust eemaldatakse tuum
4) Kloonitud looterakk uhendatakse elektriimpulsi abil munarakuga
5) Munarakk hakkab jagunema , arenedes mitmekumnest rakust koosnevaks embruoks
6) Embruo siiratakse lehma emakasse, kus ta areneb vasikaks.
Sarnaselt toimides on voimalik uhe rakuklooni rakkudest saada piiramatul hulgal
vasikakoopiaid, kellel koigil on uhesugused geneetilised omadused.
Kaesolevaks ajaks on juba loodud embruokloonid, mille rakud sisaldavad inimese
seerumi albumiini sunteesiks vajalikku geeni. Seerumi albumiini vajadus kasvab jarjest kogu
maailmas, sest AIDS-i ohu tottu kasutatakse doonorivere asemel uha rohkem sunteetilisi vereasendajaid, mille uks koostisosa on inimese seerumi albumiin. Lehmad , kes oma piima
koostises toodaksid seda hinnalist valku, oleksid eriti vaartuslikud farmaatsiatoostustele.
Sellest tulenevalt toetavadki maailma juhtivad farmaatsiakompanid geenisiirdamise ja
kloonimisega seotud uuringud. Lisaks tuntakse huvi hemofiiliahaigete raviks hadavajalike
vere huubimise toimeainete tootmise ja inimestele transplantatsiooniks sobivate kudede ja
organite kasvatamise vastu.
GEENITEHNOLOOGIA HUVED JA RISKID
Poolt Vastu
• GT annab lootust, et peagi leitakse seni ravimatute haiguste (vahk, AIDS) ravimid.
• Vahenevad kulutused ensuumide, hormoonide, vaktsiinide jne tootmiseks. Selle asemel, et neid aineid loomade elunditest saada, on voimalik bakteritesse vajalikud geenid lisada ning soovitud uhendeid nende abil toota.
• Saab suurendada pollukultuuride saagikust ning vastupidavust kahjurputukatele, veepuudusele
voi ookulmade vastu, pikendada saagi sailimisaega.
• On voimalik vahendada toiduainete tootmise kulusid. Naiteks on aretatud kalu, mis kasvavad kiiremini ja saavutavad suurema massi, kuna neil tekib rohkem kasvuhormooni.
•GMO-de kaitumist looduses ei ole voimalik pikaks ajaks ennustada. GMO-sid katsetatakse enne loodusesse paastmist ainult uhe kasvuperioodi jooksul. Katsete labiviimise eest vastutavad tootjad ise.
• Voorgeenid voivad kas risttolmlemise voi viiruste kaudu sattuda looduslike ( sugulas )liikide DNA-sse. Kui umbrohutorjevahenditele vastupidavuse geen satub umbrohu DNA hulka, voivad tekkida superumbrohud, mille
vastu kemikaalid enam ei aita. Kahjurputukate suhtes vastupidavad taimed toovad neil putukatel kaasa uue kohastumise.
• Ohtlik voib olla antibiootikumiresistentsuse geeni sattumine inimese soolestikus elunevate organismide kasulike bakterite DNA hulka. On toestatud antibiootikumiresistentsete geenide kandumist kariloomade soolebakteritest
inimese soolebakteritesse.
• Toit, milles on geenid, mis on parit organismidelt, mis pole kunagi inimtoidu hulka kuulunud, voib esile kutsuda allergianahte. Nt parapahklipuu metioniinirikka valgu geeni ulekandmine sojapahklitesse suurendas lisaks toitevaartusele ka allergianahtude hulka.
Geneetiliselt muundatud organismide keskkonda viimise seaduses (vastu voetud
14.04.2004, viimati muudetud 14.02.2007) on toodud nouded GMO-sid sisaldava toote
pakendamiseks ja margistamiseks. Vastavalt seadusele:
1. Toodet tohib turustada pakendatult ja margistatult.
2. Toote pakendil olev margistus peab sisaldama:
1) teksti “Toode sisaldab geneetiliselt muundatud organismi” voi teksti “Toode
koosneb geneetiliselt muundatud organismidest”;
2) tootes oleva geneetiliselt muundatud organismi nimetust ;
3) tootja nime ja aadressi;
4) toote omaduste ja sobivate kasvutingimuste kirjeldust.
GENEETILISED ANOMAALIAD
Geneetiline anomaalia on geneetiliselt maaratud, looma tervise voi touliste omaduste
seisukohalt soovimatu korvalekalle normist . Teisisonu looma genotuubist tulenev organismi
kasvu ja/ voi arengu haire ja/ voi dus-, hupo-voi huperfunktsioon. Geneetiline anomaalia voib
olla paritav, kuid voib olla ka mitteparitav.
Paritavad anomaaliad on pohjustatud retsessiivsetest geenidest voi mitteletaalsetest
geenidest, mistottu kahjulik geen voib uhest polvkonnast teise edasi kanduda.
Mitteparitavad anomaaliad on tekkinud isendi ontogeneesi kaigus toimunud genotuubi
muutuste tagajarjel. Kui selle tulemuseks on isendi viljatus voi hukkumine enne sugukupsuse
saabumist (letaalse, subletaalse-, semiletaalse-, subvitaalse geeni tekkimine), siis muutunud
geeni edasikandumine jargmistele polvkondadele ei ole voimalik, nt loote geenide
kahjustumine teratogeensete tegurite toime tagajarjel.
Mingis mottes voib siia hulka lugeda ka mutatsioonid , mis tekivad vanemisendi sugurakkude
geenides, mille tottu defekt avaldub kull antud isendi jarglasel, kuid ei parandu edasi
jargmistele polvkondadele.
Geneetilisi anomaaliaid pohjustavaid geene saab jaotada soltuvalt fenotuubilisest
avaldumisest jargmiselt:
Letaalgeenideks nim geene, mis pohjustavad isendi surma enne tema sugukupsuse
saabumist. Letaalgeenid on enamasti retsessiivsed ja nende toime avaldub valdavalt
homosugootidel (aa). Dominantne letaalgeen, mis avaldab oma toimet ka heterosugootsena,
esineb harva, sest need eemaldatakse populatsioonist automaatselt loodusliku valiku poolt.
Dominantne letaalgeen sailib populatsioonis ainult juhul, kui tema penetrantsus pole
absoluutne voi siis, kui neid mutageneesi teel pidevalt juurde tekib.
Penetrantsus -teatud geenile vastava tunnusega isendite proportsioon seda geeni omavate
isendite hulgas. Arvestades letaalgeenide penetrantsust klassifitseeritakse neid jargmiselt
(Rosenbauer, 1969):
Geeni tuup Penetrantsus (%)
Letaalne 100
Subletaalne > 90
Semiletaalne > 50
Subvitaalne PARILIKUD TERATOOMID JA DEFEKTID
Loomadel esineb geenidefekte sageli. Geeni defekt pohjustab halbeid organi arengus.
Defekte esineb koikides geenides ja organites . Lisaks organite vaararenguile esineb ka
ensuumide defekte (ensumopaatiad), mille tagajarjeks on organismi talitluse haired.
Vaararendite klassifikatsioon
Fenotuubiliselt jaotatakse vaararendeid Wiesneri ja Willeri (1979) jargi jargmiselt:
1) liigvaararendid e ekstsessvaararendid -organ on uliarenenud voi on neid arvult normaalsest enam.
2) vaegvaararendid e defitsiitvaararendid -organ on puudulikult arenenud voi on neid arvult normist vahem.
3) dustoopia -organite vaarpaiknemine
Lisaks sellele jaotatakse vaararendid fenotuubiliselt ka uksik-ja kaksikvaararenditeks
soltuvalt sellest, kas vaarastunud jarglane on uksik voi kaksik. Vaararenditest tuleb eristada
atavisme, mis on liigi varasemas fulogeneesi etapis normaalse tunnuse avaldumine tanapaeval.
Atavism on kull anomaalia, kuid mitte tuupiline vaararend.
Eksogeenseid vaararendeid voivad tekitada jargmised faktorid :
-fuusikalised;
-keemilised;
-infektsioossed;
-toiteelementide vaegus ja toitumishaired.
GENEETILISTE ANOMAALIATE ETIOLOOGIA
Kaasasundinud anomaaliate geneetilistest pohjustest on esikohal geenmutatsioonid .
Vahem esineb kromosoomi mutatsioonidest tingitud anomaaliaid. Ka kombinatiivne
muutlikkus ja vead geenide rekombinatsioonil voivad pohjustada defektsete geenide teket.
Mutatsioonid kui anomaaliate geneetilised pohjused
Geenmutatsioonide tagajarjel tekivad uued alleelid . Enamik letaalmutatsioone ja
parilikke vaararendeid pohjustavaid mutatsioone on geenmutatsioonid, mida iseloomustab
lihtne mendeleerumine.
Defektgeeni toime mingi koe voi organi arengule voib olla otsene voi kaudne.
Otsene - ebanormaalne rakkude diferentseerumine
Kaudne -blokeeritakse mone ensuumi suntees.
Mutatsioonide kromosomaalse lokalisatsiooni jargi jaotatakse nad autosoomseteks ja gonosoomseteks (suguliitelisteks).
Kui mutatsioon on tekkinud ontogeneesi kaigus somaatilistes rakkudes, on tegemist
somaatilise mutatsiooniga. Sellisel isendil on seega normaalse genotuubiga rakkude korval
ka mutantsed rakud. Sellist isendit nimetatakse mosaiikseks.
Funktsionaalselt eristatakse jargmisi geenmutatsioone:
amorfsed (inaktiivsed alleelid)-tingivad tunnuse kadumise
hupomorfsed (alatoimelised alleelid)-tingivad tunnuse norgenemise
hupermorfsed (uletoimelised alleelid)-tingivad tunnuse tugevnemise
neomorfsed (kodominantne alleel normaalalleeliga)- kvalitatiivselt uue tunnuse ilmnemine
antimorfsed (normaalalleelile antagonistlik alleel)-parsivad tunnuse avaldumist
GENEETILISTE DEFEKTIDE PARITAVUS JA DEFEKTGEENIDE REKOMBINATSIOONID
Enamik parilikke defekte on monogeensed ja nende paritavust iseloomustab
mendeleerumine autosoomsete voi suguliiteliste geenide parandumise reeglite jargi.
Dominantsed defektid-paranduvad ainult juhul, kui nad ei pohjusta varast surma voi
viljatust. Esinevad peamiselt heterosugootsetes isendites. Homosugootsus on enamasti
letaalne, kui just ei ole tegemist mittetaieliku penetrantsusega. Defektse isendi ristumisel
normaalsega:
Aa X aa -> 1/2Aa + 1/2aa, on pooled jarglased defektiga.
Retsessiivsed defektid-defektgeen parandub varjatult heterosugootses genotuubis. Defekt
avaldub sel juhul, kui kahe heterosugootse vanema defektgeenid rekombineeruvad
homosugootsesse genotuupi:
Aa X Aa -> 1/4AA + 1/2Aa + 1/4aa
Suguliitelise dominantse defekti korral on defektse emaslooma pooled tutred ja pooled
pojad defektiga, defektse isa korral on aga vaid tutred defektiga.
Suguliiteline retsessiivne defektgeen parandub heterosugootse emaslooma kaudu, kuid
avaldub peaaegu alati ainult isasloomadel:
Eri lookuste defektgeenide koostoime korral tekkiv vaararend on polugeenne defekt.
Polugeensete defektide paritavuse analuusil tuleb lahtuda geenipaaride inter-ja
intrakromosoomse rekombinatsiooni seadustest .