Minikromosom
En minikromosom är en liten kromatinliknande struktur som liknar en kromosom och består av centromerer , telomerer och replikationsursprung men lite extra genetiskt material. [ självpublicerad källa? ] De replikerar autonomt i cellen under celldelning . Minikromosomer kan skapas genom naturliga processer som kromosomavvikelser eller genom genteknik .
Strukturera
Minikromosomer kan vara antingen linjära eller cirkulära bitar av DNA . Genom att minimera mängden onödig genetisk information på kromosomen och inkludera de grundläggande komponenterna som är nödvändiga för DNA-replikation (centromerer, telomerer och replikationssekvenser), siktar molekylärbiologer på att konstruera en kromosomplattform som kan användas för att infoga eller presentera nya gener i en värdcell .
Produktion
Att producera minkromosomer genom genteknik involverar två primära metoder, de novo (bottom-up) och top-down-metoden.
De novo
De minsta beståndsdelarna av en kromosom (centromerer, telomerer och DNA-replikationssekvenser) sätts samman genom att använda molekylära kloningstekniker för att konstruera det önskade kromosominnehållet in vitro . Därefter måste det önskade innehållet i minkromosomen omvandlas till en värd som är kapabel att sätta samman komponenterna (typiskt jäst- eller däggdjursceller) till en funktionell kromosom. Detta tillvägagångssätt har försökts för införandet av minikromosomer i majs för möjligheten till genteknik, men framgången har varit begränsad och tveksam. I allmänhet de novo- metoden svårare än top-down-metoden på grund av artinkompatibilitetsproblem och den heterokromatiska karaktären hos centromera regioner.
Uppifrån och ner
Denna metod använder mekanismen för telomer -medierad kromosomal trunkering (TMCT). Denna process är genereringen av trunkering genom selektiv transformation av telomera sekvenser till ett värdgenom. Denna insättning orsakar generering av fler telomera sekvenser och eventuell trunkering. Den nyligen syntetiserade trunkerade kromosomen kan sedan förändras genom införande av nya gener för önskade egenskaper. Top-down-metoden anses allmänt vara det mer rimliga sättet att generera extra-numerära kromosomer för användning av genteknik av växter. Det är särskilt användbart eftersom deras stabilitet under celldelning har visats. Begränsningen med detta tillvägagångssätt är att det är arbetskrävande.
Roll inom genteknik
Till skillnad från traditionella metoder för genteknik kan minikromosomer användas för att överföra och uttrycka flera uppsättningar av gener till ett konstruerat kromosompaket. Traditionella metoder som involverar infogning av nya gener i befintliga sekvenser kan resultera i störningar av endogena gener och därmed negativt påverka värdcellen. Dessutom, med traditionella geninsättningsmetoder, har forskare haft mindre förmåga att kontrollera var de nyligen införda generna finns på värdcellens kromosomer, vilket gör det svårt att förutsäga nedärvning av flera gener från generation till generation. Minikromosomteknologi möjliggör stapling av gener sida vid sida på samma kromosom vilket minskar sannolikheten för segregering av nya egenskaper.
Växter
År 2006 visade forskare den framgångsrika användningen av telomeravkortning i majsväxter för att producera minikromosomer som kunde användas som en plattform för att infoga gener i växtgenomet. I växter är telomersekvensen bevarad, vilket innebär att denna strategi kan användas för att framgångsrikt konstruera ytterligare minkromosomer i andra växtarter.
År 2007 rapporterade forskare framgång med att montera minkromosomer in vitro med de novo- metoden.
Användningen av minikromosomer som ett sätt att generera mer önskvärda växtegenskaper undersöks aktivt. Stora fördelar inkluderar möjligheten att introducera genetisk information som är mycket kompatibel med värdgenomet. Detta eliminerar risken för att störa olika viktiga processer som celldelning och genuttryck. Med fortsatt utveckling kan framtiden för användning av minkromosomer ha en enorm inverkan på produktiviteten hos stora grödor.
Andra organismer
Minikromosomer har också framgångsrikt infogats i jäst- och djurceller. Dessa minikromosomer konstruerades med användning av de novo -metoden.