GDO Nedir? ve Nasıl Yapılır?

GDO Nedir? GDO, “genetik olarak değiştirilmiş organizma” nın kısaltmasıdır. Genetik modifikasyon belirli bir özelliği veya özelliği olan bir bitki veya hayvan yaratmanın en etkili ve hızlı yoludur. DNA sekansında kesin ve spesifik değişiklikler yapılmasını sağlar. DNA esas olarak tüm organizma için taslağı içerdiğinden, DNA’daki değişiklikler bir organizmanın ne olduğunu ve neler yapabileceğini değiştirir. DNA’yı manipüle etme teknikleri sadece son 40 yılda geliştirilmiştir.

Bir organizmayı genetik olarak nasıl değiştirirsiniz?

Aslında bu oldukça geniş bir soru. Bir organizma bir bitki, hayvan, mantar veya bakteri olabilir ve bunların hepsi yaklaşık 40 yıldır genetik olarak tasarlanmakta ve üretilmektedir. Genetiği değiştirilmiş ilk organizmalar 1970’lerin başında bakterilerdi. O zamandan beri, genetik olarak modifiye edilmiş bakteriler, hem bitkilerde hem de hayvanlarda genetik modifikasyonlar yapan yüz binlerce laboratuvarın başı haline geldi. Temel gen karıştırma ve modifikasyonlarının çoğu, esas olarak E. coli‘nin (Escherichia coli) bazı varyasyonları olan bakteriler kullanılarak tasarlanır ve hazırlanır, daha sonra hedef organizmalara aktarılır.

Genetik olarak bitki, hayvan veya mikropları değiştirmek için genel yaklaşım kavramsal olarak oldukça benzerdir. Bununla birlikte, bitki ve hayvan hücreleri arasındaki genel farklılıklar nedeniyle spesifik tekniklerde bazı farklılıklar vardır. Örneğin, bitki hücrelerinin hücre duvarları vardır ve hayvan hücrelerinde yoktur.

Bitki ve Hayvanlarda Genetik Değişikliğin Nedenleri

Genetiği değiştirilmiş hayvanlar birincil olarak sadece araştırma amaçlıdır, burada ilaç geliştirme için sıklıkla model biyolojik sistemler olarak kullanılırlar. Evcil hayvan olarak floresan balık ve hastalık taşıyan sivrisineklerin kontrolüne yardımcı olmak için genetik olarak değiştirilmiş sivrisinekler gibi diğer ticari amaçlar için geliştirilmiş bazı genetik olarak modifiye edilmiş hayvanlar olmuştur. Bununla birlikte, bunlar temel biyolojik araştırmalar dışında nispeten sınırlı bir uygulamadır. Son bir kaç yıla kadar, genetik olarak değiştirilmiş hiçbir hayvan gıda kaynağı olarak onaylanmamıştı. Ancak son zamanlarda onaylanan ve hayatımıza hızlı bir giriş yapan bir kaç bitkisel ve hayvansal ürün oldu ve bunun arkası kesilmeyecek gibi duruyor. Bunlardan bir kaç örnek vermek gerekirse; AquaAdvantage Somonu son 3 yıldır raflarda yerini almış durumda.

Bununla birlikte, bitkilerde durum farklıdır. Birçok bitki araştırma için modifiye edilmiş olsa da, çoğu ürün genetik modifikasyonunun amacı, ticari veya sosyal olarak faydalı bir bitki suşu yapmaktır. Örneğin, bitkiler Rainbow Papaya gibi hastalığa neden olan bir zararlıya karşı gelişmiş dirençle veya daha soğuk bir bölgede büyüme kabiliyeti ile üretilirse verim arttırılabilir. Sonsuz Yaz Domatesi gibi daha uzun olgunlaşmış meyveler, hasattan sonra kullanım için raf süresi için daha fazla zaman sağlar. Ayrıca, A vitamini açısından zengin olması için tasarlanan Altın Pirinç gibi ya da esmerleşmeyen Arctic şirketinin geliştirdiği Kararmayan Elmalar gibi meyvenin faydası gibi besin değerini artıran özellikler de yapılmıştır.

Esasen, spesifik bir genin eklenmesi veya inhibisyonu ile ortaya çıkabilen herhangi bir özellik eklenebilir. Birden fazla gen gerektiren özellikler de yönetilebilir, ancak bu, ticari ürünlerle henüz elde edilmemiş daha karmaşık bir süreç gerektirir.

Gen Nedir?

Yeni genlerin organizmalara nasıl yerleştirildiğini açıklamadan önce, bir genin ne olduğunu anlamak önemlidir. Muhtemelen bilindiği gibi, genler kısmen basitçe A, T, C, G olarak belirtilen dört bazdan oluşan DNA‘dan yapılmıştır. Bu bazların bir genin DNA zincirinde bir sıra halinde doğrusal sırası, belirli bir protein için bir kod, tıpkı bir cümle için bir metin kodu satırındaki harfler gibidir.

Proteinler, çeşitli kombinasyonlarda birbirine bağlanan amino asitlerden yapılmış büyük biyolojik moleküllerdir. Amino asitlerin doğru kombinasyonu birbirine bağlandığında, amino asit zinciri, belirli bir işlevi veya reaksiyonu gerçekleştirmesini sağlamak için birlikte belirli bir şekle ve doğru kimyasal özelliklere sahip bir proteine ​​katlanır. Canlılar büyük ölçüde proteinlerden oluşur. Bazı proteinler kimyasal reaksiyonları katalize eden enzimlerdir; diğerleri hücreleri hücrelere taşır ve bazıları diğer proteinleri veya protein kaskadlarını aktive eden veya deaktive eden anahtarlar olarak işlev görür. Böylece, yeni bir gen eklendiğinde, hücreye yeni bir protein yapmasını sağlamak için kod dizisini verir.

Hücreler Genlerini Nasıl Düzenler?

Bitkilerde ve hayvan hücrelerinde, DNA’nın neredeyse tamamı kromozomlara sarılmış birkaç uzun iplikte sıralanır. Genler aslında bir kromozom oluşturan uzun DNA dizisinin sadece küçük bölümleridir. Bir hücre her kopyalandığında, önce tüm kromozomlar çoğaltılır. Bu, hücrenin merkezi talimatlar kümesidir ve her progeny hücresi bir kopya alır. Bu nedenle, hücrenin belirli bir özellik veren yeni bir protein üretmesini sağlayan yeni bir gen sunmak için, kişinin uzun kromozom ipliklerinden birine biraz DNA eklemesi gerekir. Yerleştirildikten sonra DNA, diğer tüm genler gibi hücre çoğaldığında herhangi bir yavru hücreye geçirilecektir.

Aslında, bazı DNA türleri kromozomlardan ayrı hücrelerde muhafaza edilebilir ve genler bu yapılar kullanılarak sokulabilir, böylece kromozomal DNA’ya entegre olmazlar. Bununla birlikte, bu yaklaşımla, hücrenin kromozomal DNA’sı değiştiği için, birkaç replikasyondan sonra genellikle tüm hücrelerde tutulmaz. Bitki mühendisliği için kullanılan işlemler gibi kalıcı ve kalıtsal genetik modifikasyonlar için kromozomal modifikasyonlar kullanılır.

Yeni Bir Gen Nasıl Eklenir?

Genetik mühendisliği, organizmanın kromozomal DNA’sına yeni bir DNA baz sekansının (genellikle bir bütün gene karşılık gelen) sokulmasını ifade eder. Bu kavramsal olarak basit görünebilir, ancak teknik olarak biraz daha karmaşıktır. Hücrelerin bir gen olduğunu tanımasını ve yeni bir protein yapmak için kullanmasını sağlayan doğru bağlamda doğru DNA sekansını doğru bağlamda kromozom içine almanın birçok teknik detayı vardır.

Neredeyse tüm genetik mühendisliği prosedürlerinde ortak olan dört temel unsur vardır:

1. İlk olarak, bir gene ihtiyacınız var. Bu, belirli baz dizileri ile fiziksel DNA molekülüne ihtiyacınız olduğu anlamına gelir. Geleneksel olarak, bu diziler çeşitli zahmetli tekniklerin herhangi biri kullanılarak doğrudan bir organizmadan elde edilmiştir. Günümüzde, bilim insanları DNA’yı bir organizmadan çıkarmak yerine tipik olarak sadece temel A, T, C, G kimyasallarından sentezler. Elde edildikten sonra dizi, küçük bir kromozom (bir plazmid) gibi bir bakteri DNA’sına sokulabilir ve bakteriler hızla çoğaldığından, gerektiği kadar gen yapılabilir.
2. Gen elde edildikten sonra, hücrenin onu tanımasını ve eksprese etmesini sağlamak için onu çevreleyen doğru DNA dizisiyle çevrili bir DNA dizisine yerleştirmeniz gerekir. Prensip olarak, bu, geni ifade etmek için hücreye sinyal gönderen promotör adı verilen küçük bir DNA dizisine ihtiyacınız olduğu anlamına gelir.
3. Eklenecek ana gene ek olarak, genellikle bir işaretleyici veya seçim sağlamak için ikinci bir gene ihtiyaç vardır. Bu ikinci gen, esasen geni içeren hücreleri tanımlamak için kullanılan bir araçtır.
4. Son olarak, yeni DNA’nın (yani promotör, yeni gen ve seçim markeri) organizmanın hücrelerine verilmesi için bir yönteme sahip olmak gerekir. Bunu yapmanın çeşitli yolları var. Bitkiler için genellikle, DNA kaplı tungsten veya gen tabancası kullanılmaktadır.

Hayvan hücreleri ile DNA’yı kaplayan veya kompleksleştiren ve hücre zarlarından geçmesini sağlayan bir dizi transfeksiyon reaktifi vardır. DNA’nın, geni hücrelere taşımak için bir gen vektörü olarak kullanılabilen modifiye edilmiş viral DNA ile birlikte eklenmesi de yaygındır. Modifiye edilmiş viral DNA, hücreleri enfekte edebilen ve geni taşıyan DNA’yı sokabilen, ancak yeni virüs oluşturmak için çoğaltılamayan bir psödovirüs yapmak için normal viral proteinlerle kapsüllenebilir.

Birçok dikot bitkisi için, gen Agrobacterium tumefaciens bakterilerinin T-DNA taşıyıcısının modifiye edilmiş bir varyantına yerleştirilebilir. Birkaç yaklaşım daha var. Bununla birlikte, çoğu ile, sadece az sayıda hücre, tasarlanan hücrelerin seçimini bu sürecin kritik bir parçası haline getiren geni alır. Bu nedenle tipik olarak bir seçim veya işaretleyici gen gereklidir.

Genetik Olarak Tasarlanmış Bir Fare veya Domates Nasıl Yapılır?

GDO, milyonlarca hücreye sahip bir organizmadır ve yukarıdaki teknik sadece tek hücrelerin genetik olarak nasıl mühendisleneceğini açıklamaktadır. Bununla birlikte, bütün bir organizmayı üretme süreci esasen bu genetik mühendisliği tekniklerinin mikrop hücreleri (yani sperm ve yumurta hücreleri) üzerinde kullanılmasını içerir. Anahtar gen yerleştirildikten sonra, işlemin geri kalanı temel olarak genetik genleşme tekniklerini kullanarak vücutlarındaki tüm hücrelerde yeni geni içeren bitkileri veya hayvanları üretir.