✍ تکنولوژی خاتمه گر و مهندسی ژنتیک گیاهان

مشکلات گیاهان تغییر ژنتیک یافته

گوجه فرنگی های دیررس که از طریق حذف ژنی ایجاد شده بودند، جز اولین مواد غذایی بودند که از نظر ژنتیکی تغییر یافته و مجوز فروش پیدا کرده بودند. تا حدی به همین خاطر، مهندسی ژنتیک گیاهان باعث شده بود تا بیوتکنولوژیست ها و سایر علاقمندان بحث هایی را در زمینه ی مسائل اخلاقی و ایمنی ناشی از توانایی انسان در تغییر ساختار ژنتیکی یک ارگانیسم زنده مطرح کنند.

مسائل ایمنی در مورد نشانگرهای جداکننده

یکی از مهمترین مسائلی که در مورد گوجه فرنگی تغییر یافته مورد بحث است، امکان ایجاد اثرات مضری خواهد بود که ناشی از ژن نشانگر مورد استفاده در وکتورهای کلونینگ است. اکثر وکتورهای گیاهان دارای یک کپی از ژن مقاومت به کانامایسین هستند که ما را قادر خواهد ساخت تا گیاهان ترانسفور شده را طی پروسه ی کلونینگ تمایز دهیم. ژن مقاومت به کانامایسین منشاٴ باکتریایی دارد و آنزیم نئومایسین فسفوترانسفراز II را کد می کند. این ژن محصول آنزیمی آن در تمام سلول های گیاه مهندسی شده وجود دارد. اگرچه نگرانی از سمیت داشتن این آنزیم برای انسان ها به وسیله ی تست هایی روی حیوانات آزمایشگاهی تا حدی زیادی رفع شده است، اما دو مسئله ی ایمنی مهم دیگر باقی می ماند.

• آیا ممکن است ژن مقاومت به کانامایسین که در گیاهان مهندسی شده وجود دارد، به باکتری های موجود در روده ی انسان منتقل و باعث ایجاد مقاومت به کانامایسین و سایر آنتی بیوتیک های مربوط در این باکتری ها شود
• آیا ژن مقاومت به کانامایسین ممکن است به ارگانیسم های دیگر در محیط منتقل شود و بدین ترتیب باعث آسیب به اکوسیستم شود؟

هیچ کدام از این سوالات با دانش امروزی قابل پاسخگویی نیستند. گفته می شود که فرایند هاضمه تمام ژن های مقاومت به کانامایسین موجود در مواد غذایی مهندسی شده را قبل از اینکه به فلور میکروبی روده برسند، از بین می برد و حتی اگر ژنی در فرایند هاضمه تخریب نشود، احتمال اینکه بتواند به باکتری منتقل شود بسیار پایین است. با این وجود احتمال چنین خطری صفر نیست. به طور مشابه، بررسی های انجام شده تاثیرات پرورش این نوع گیاهان روی محیط را ناچیز می دانند زیرا ژن مقاومت به کانامایسین به طور طبیعی در اکوسیستم وجود دارد، اما با این حال احتمال وقوع آسیب های پیش بینی نشده در آینده را نمی توان کاملا غیرممکن در نظر گرفت. ترس استفاده از مقاومت به کانامایسین و سایر نشانگرهای ژنی، بیوتکنولوژیست ها را وادار کرده است تا درصدد پیدا کردن راهکاری برای از بین بردن این ژن ها بعد از ترانسفورماسیون باشند. یکی از راهکارها، استفاده از آنزیم باکتریوفاژ P1 به نام Cre است که باعث برش در یک قطعه DNA دارای یک توالی شناسایی اختصاصی۳۴ جفت بازی می شود. برای انجام این راهکار گیاه را با دو وکتور ترانسفورم می کنند. یکی از وکتورها حامل ژنی است که باید به گیاه اضافه شود و حاوی ژن شناساگر تمایزی  مقاومت به کانامایسین است و دو طرف آن  توسط توالی شناسایی Cre احاطه شده است. وکتور بعدی حامل ژن Cre است. بعد از ترانسفورماسیون بیان ژن Cre منجر به برش ژن kan^R از DNA گیاه می شود.

حال اگر خود ژن Cre مضر باشد چه اتفاقی خواهد افتاد ؟ از آنجایی که دو وکتوری که برای ترانسفورماسیون استفاده می شوند، احتمالا قطعات خود را به کروموزوم های متفاوتی اینتگره می کنند، بنابراین جدا شدن تصادفی آن طی تقسیم جنسی نسل اول منجر به تولید گیاهانی خواهد شد که دارای یکی از قطعات اینتگره شده می باشند. بنابراین گیاهی که فاقد دو ژن Cre و نشانگر kan^R و دارای ژن مورد نظر است، بدست خواهد آمد.

تکنولوژی خاتمه گر

سیستم نوترکیبی Cre که تکنولوژی خاتمه گر نیز نامیده می شود، یکی از بحث برانگیزترین ابعاد مهندسی ژنتیک در گیاهان است. این تکنولوژی یکی از فرایند هایی است که کارخانه های تولید کننده ی محصولات کشاورزی مهندسی شده از آن برای تضمین سرمایه ی مالی خود استفاده می کنند تا اطمینان حاصل کنند که کشاورزان هر سال بذر جدیدی را خریداری می کنند و از محصولات کاشته شده ی سال قبل خود، برای سال جدید استفاده نمی کنند. در حقیقت حتی برای محصولات کشاورزی معمولی هم این مکانیسم طراحی شده است تا پرورش نسل دوم گیاهان توسط کشاورزان امکان پذیر نباشد؛ اما به خاطر مباحثاتی که پیرامون محصولات کشاورزی مهندسی شده وجود دارد این موضوع هم در معرض دید عموم قرار گرفته است. تمرکز تکنولوژی خاتمه گر روی ژن پروتئین غیر فعال کننده ی ریبوزوم (RIP) است. این پروتئین، با برش RNAهای ریبوزومی به دو قسمت، پروتئین سازی را مهار می کنند. هر سلولی که پروتئین غیر فعال کننده ی ریبوزوم در آن فعال شود، بزودی می میرد. در گیاهان مهندسی شده برای استفاده از تکنولوژی خاتمه گر، ژن RIP را تحت کنترل پروموترهایی قرار  می دهند که تنها در دوران جنینی فعال هستند. بنابراین گیاه به طور طبیعی رشد خواهد کرد، اما دانه ی آن غیر بارور است.

حال چگونه نسل اول دانه ها که به کشاورزان فروخته می شود، به دست می آید؟ در ابتدا ژن RIP بدون عملکرد است که به دلیل وجود یک قطعه ی DNA خارجی میان ژن است. اما این DNA به وسیله ی توالی شناسایی آنزیم Cre ریکامبیناز احاطه شده است. در این گیاهان ژن Cre ریکامبیناز، تحت کنترل پروموتری قرار دارد که با تتراسایکلین فعال می شود. وقتی دانه ها بدست آمدند، تولید کننده با قرار دادن دانه ها در محلول تتراسایکلین، ژن آنزیم Cre ریکامبیناز را فعال می کند و در نتیجه قطعه ی DNA خارجی مهارکننده ی ژن RIP به وسیله ی آنزیم برداشته می شود، اما تا زمانی که پروموتر آن در دوران جنینی فعال شود، این ژن خاموش باقی می ماند.

کلونینگ ژن ها و آنالیز DNA در کشاورزی – بخش اول

کلونینگ ژن ها و آنالیز DNA در کشاورزی – بخش دوم

کلونینگ ژن ها و آنالیز DNA در کشاورزی – بخش سوم

کلونینگ ژن ها و آنالیز DNA در کشاورزی – بخش چهارم

کلونینگ ژن ها و آنالیز DNA در کشاورزی – بخش پنجم