Ключова разлика – избираем маркер срещу репортерен ген
Техниката на генното инженерство се използва за прехвърляне на важни гени от организъм в друг организъм. Вмъкването на чужд ген в генома на друг организъм и експресирането му в клетката гостоприемник са най-трудните стъпки в генния трансфер. За да се открие успехът на процеса на трансформация, в рекомбинантната молекула се използват избираем маркер и репортерен ген. Избираем маркер е ДНК последователност или ген, който експресира и избира трансформираните клетки от нетрансформираните клетки. Репортерният ген е друг ген, който се използва за разграничаване на трансформираните клетки и за количествено определяне или откриване на функционирането на вмъкнатия ген в гостоприемника. Ключовата разлика между избираемия маркер и репортерния ген е, че избираемият маркер се използва за отсяване на нетрансформираните клетки и за сигнализиране на трансформираните клетки, докато репортерният ген се използва за количествено определяне на нивото на генна експресия в гостоприемника.
Какво е избираем маркер?
В генното инженерство генът, който представлява интерес, се вмъква в подходящ вектор и се трансформира в организми гостоприемници. Трансформацията обаче е успешна само в компетентните клетки гостоприемници и има възможност клетките гостоприемник да отхвърлят поглъщането на чужда ДНК. Следователно диференциацията на трансформираните и нетрансформираните клетки е важна за продължаване на по-нататъшното експериментиране. Следователно изследователите включват избираем маркерен ген към вектор за лесна селекция на трансформирани клетки от нетрансформирани клетки. Избираем маркер е ДНК последователност, особено ген, полезен за идентифициране на трансформираните клетки. Този маркерен ген проявява характеристика, която е подходяща за изкуствена селекция на трансформирани клетки от нетрансформирани клетки върху среда.
Най-често срещаните избираеми маркери, използвани в молекулярната биология, са гени, устойчиви на антибиотици. Ген за антибиотична резистентност се вмъква във вектора и се трансформира в клетки гостоприемници, особено в бактерията гостоприемник. Този конкретен антибиотик е включен в хранителната среда на бактерията. Поради наличието на селективен маркер, при селективни условия, само клетки, които съдържат подходящия избираем маркер, могат да оцелеят. Нетрансформираните клетки не са в състояние да растат в среда, съдържаща антибиотици. Следователно, благодарение на избираемия маркер, който е устойчив на антибиотици, трансформираните клетки се идентифицират лесно.
Гени, които придават черти за антиметаболити, хербициди се използват като селективни маркери при вектори за клониране в генното инженерство на растенията. Въпреки това, тази котрансформация на селективни маркери в генетично модифицирани организми има отрицателни ефекти върху околната среда и хората. Освобождаването на устойчиви на антибиотици бактерии може да повиши антибиотичната резистентност на човешките патогени. Той може да замърси продукта или биомасата с антибиотици и може да загуби селективното налягане в резултат на разграждане и инактивиране на антибиотиците.
Фигура 01: Плазмиден вектор за генен трансфер с избираем маркер
Какво е репортерски ген?
Репортерните гени са гени, които позволяват откриването или измерването на експресията на вмъкнатия ген. Тези репортерни гени могат да бъдат прикрепени към регулаторни последователности на гена, който представлява интерес, за да сигнализират мястото или нивата на експресия. Следователно, по време на експресията на гени под един и същ промотор, те се транскрибират в една иРНК последователност и след това се транслират в протеин, който може да покаже нивото на генна експресия.
Репортерните гени са от различни видове и съдържат визуално разпознаваеми характеристики, които обикновено участват във флуоресцентни и луминесцентни протеини. Гени, които кодират флуоресцентен протеин и ензими, превръщат невидимите субстрати в луминисцентни или оцветени продукти, като сигнализират за успешната генна експресия и дават възможност за количествено определяне на генната експресия.
Фигура 02: Експресия на репортерен ген
Каква е разликата между Selectable Marker и Reporter Gene?
Избираем маркер срещу репортерен ген |
|
| Избираемият маркер е вид ДНК последователност, която помага да се разграничат трансформираните клетки от нетрансформираните клетки. | Репортерният ген е ген, който помага да се определи количествено експресията на желания ген, вмъкнат в клетката гостоприемник. |
| Естество на произведените единици | |
| Гените са кодирани с характеристики, които помагат при изкуствена селекция на хранителна среда. | Гените са кодирани с визуално разпознаваеми характеристики. |
| Употреба | |
| Гени за резистентност към антибиотици, гени за антиметаболит, гени за резистентност към хербициди и т.н. са примери за избираем маркер. | Примери са гени, кодиращи зелен флуоресцентен протеин, β-глюкуронидаза, хлорамфеникол ацетилтрансфераза, червен флуоресцентен протеин и др. |
Резюме – избираем маркер срещу репортерен ген
Избираемите маркери позволяват на трансформираните клетки да растат в селективна среда, дозирана с определен антибиотик или хербицид. Те се използват за ранна селекция на трансформирани клетки. Репортерните гени се използват за количествено определяне на нивото на експресия на желания въведен ген. Те също така позволяват диференцирането на трансформирани и нетрансформирани клетки. Това е разликата между избираемия маркер и репортерния ген. И избираемият маркер, и репортерният ген се считат за важни маркери в генното инженерство.
