GEN TRANSFER YÖNTEMLERİ

Doç. Dr. Cüneyt AKI

ÇOMÜ FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ

MOLEKÜLER BİYOLOJİ ANA BİLİM DALI

cuneytaki@comu.edu.tr

Lise Öğretmenleri

Fizik, Kimya, Biyoloji, Matematik

Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı

LİSE-2 (Çalıştay 2012)

1. DNA 2. Gen

4. Genom

5. Birey

3. Kromozom 7. Populasyon

6Aile (pedigri)

Hücre

DNA: “Hayatın kimyasal şifresi”

Gen Haberci RNA (m RNA) protein fenotip

hücre kromozom gen

protein

İnsan genomu*

~ 23.000 gen

İnsanı insan yapan özellikler

İnsan fenotipi

*Genom: Bir organizmanın DNA sında kayıtlı genetik bilgilerin tamamı

Gen bilgileri hücrelerimize proteinlerin nasıl yapılacağını tarif ederler

Hormon

Reseptör

Antikor

Gen bilgilerini değiştirerek hücrelere yeni proteinleri üretmeleri öğretilebilir:

GDOlara doğru

İnsülin

Hepatit Aşısı

Yeni vitamin sentezi

• Biyoteknoloji Nedir ?

CANLILAR ve canlılığı oluşturan birimler (gen, protein, hücre, doku) hakkındaki BİLGİnin ekonomik DEĞERi veya toplumsal FAYDAsı olan ÜRÜN ve ÜRETİM süreçlerinde UYGULANMAsı

Ekmek, bira, yoğurt, peynir yapımı ve geliştirilmesi süreçlerinde biyoteknolojiden yararlanılmıştır

Biyoteknoloji

Moleküler biyolog, Biyolog, Mikrobiyolog, Biyokimya uzmanı, Eczacı, Mühendis, Doktor vb. gibi birçok disiplini bir araya getiren kişiler aracılığıyla şekillenir.

Bitkilerin hayatımızdaki önemi

• Hayatın temelidir ve temel besin kaynağıdır .

• Havadaki oksijen dengesini sağlarlar.

• Çevre dengelerini düzenlerler.

• Erozyonu önlerler, nem sağlarlar.

• Sessiz fabrikalardır; tıp, kağıt, boya,kozmetik vb. sanayi uygulamalarında ve enerji alanında kullanılırlar.

Bitkileri tehdit eden tehlikeler

Böcekler

Bakteriler

Virüsler

Tuzluluk BİTKİ ISLAHI

Soğuk

Kuraklık

Asitlik

Genetik Mühendisliği Bitki Doku Kültürü TRANSGENİK BİTKİ

Yabancı genlerin aktarımı kültürde yetiştirilen

bitki kısımlarının kullanımını gerektirir

DOKU KÜLTÜRÜ TRANSGENİK TEKNOLOJİ

İÇİN ÖN KOŞULDUR

+

Genetik Transformasyon

Gen aktarımı genetik mühendisliği teknikleriyle doğal ya da sentetik nükleik asit dizilerinin aktarımı (Genetik transformasyon)

• Yabancı nukleik asit molekülünün hücreye girişi (insersiyon)

• Genoma bağlanması (entegrasyon)

• Genin anlatım yapması (ekspresyon)

• Döllere aktarımı

GDO Üretim Tekniği

Verici Organizma Hücresi

Rekombinant Protein

Rekombinant Bakteri Hücreleri

Plazmid DNAsı

Protein DNAsı

Rekombinant Plazmid DNAsı

Bakteri Hücresi

Protein

Gen aktarımında kullanılan yöntemler

Dolaylı Gen Aktarımı - Agrobacterium tumefaciens aracılığı ile - Agrobacterium rhizogenes aracılığı ile - Bacillus thuringiensis ile

Dolaysız Gen Aktarımı - Biyolistik - Elektroporasyon - Mikroenjeksiyon - Sonikasyon

Gen aktarımında kullanılacak DNA parçası, aktarılmak istenen gene ilave olarak;

• Aktarılmak istenen genin bitki dokularında ifade edilebilmesi için RNA polimerazların tanıyıp bağlanabilecekleri düzenleyici diziler

(Promotorler) • Sadece gen aktarımı yapılan hücre ve dokuların

seçimi için seçici bir işaret geni (Marker) • Aktarılan genin bitkide anlatım yapıp

yapmadığının anlaşılmasına yardımcı olmak üzere yer alan genlerden Reporter oluşur.

Agrobacterium

•toprakta yaşayan gram negatif bir bakteri,

•Rhizobieceae fam.,

•doğal genetik mühendisi,

A. Rhizogenes – Saçak Kök (hairy root) hastalığıA. Tumefaciens – Dikotillerde Taç Tümörü (‘crown gall’) hastalığı

Agrobacterium rhizogenes ve saçak kök

(“hairy root”) oluşumu kontrol

transforman

t

Agrobacterium tumefaciens – Taç Tümörü (crown gall) hastalığı

Agrobacterium tumefaciens gövde tümörleri

Agrobacterium aracılığı ile gen aktarımı ve transgenik bitkilerin elde edilmesi

Ti Plasmid

Tumor-

producing

genes

Virulence region

Opine catabolism

ORI

T-DNA

region

Sol ve sağ sınır arasında

kalan T-DNA bölgesine

istenen özellikteki gen

transfer edilir ve sonra tek

zincirli DNA olarak

bitkilere aktarılır.

Agrobacterium tumefaciens bakterisi yolu ile bitkilere gen aktarımı ve transgenik

bitkilerin elde edilmesi

AÇIKLAYICI FİLM

Bacillus thuringiensis endotoksini içeren bitkiler

Böceklere dayanıklı Pamuk –

Bt toksinleri pamuk kurdunu öldürür.

• transgen = Bt protein

Böceklere dayanıklı Mısır–

Bt toksinleri Avrupa mısır kurdunu öldürür.

transgene = Bt protein

Normal Transgenik

Bacillus thuringiensis bakterisi ilk olarak 1902 yılında Japonya’da, daha sonra

1911’de bir un güvesi topluluğunda n izole edilmiştir.

Bu bakteriler böcek öldürücü etki gösteren Cry proteinlerini üretebilmektedir.

22

Biyolistik cihazı ve sistemin çalışma prensibi

Elektroporasyon Yolu İle Gen Aktarımı;

• Elektroporasyon, hücrelere veya dokulara kısa zamanlı çok kuvvetli elektrik akımı uygulayarak, hücre zarında küçük boyutta geçici delikler oluşturulması işlemidir.

• Bu geçişken durumdaki zar, hücrelere DNA enzim, geçisine izin verir.

Cell Membrane Before Pulse

Cell Membrane During Pulse

Cell Membrane After Pulse

(Cell returns to original state)

Electroporatio

n D

C

Alıcı hücreler ve bu hücrelere

sokulacak moleküller solüsyonda

süspansiyon halindedir

Tipik olarak elektroporasyon için bir akımda bir mikrosaniye bir mili saniye arasında

10.000-100.000 V/cm gereklidir.

28

Gen aktarımından sonra marker gen (antibiyotik) ile seleksiyon

Gen aktarımından sonra reporter gen (ateş böceği lusiferazı ile gen anlatım analizi

Gfp* reporter geni taşıyan Arabidopsis bitkileri

2008 Yılı NOBEL KİMYA ÖDÜLÜ “How the Jellyfish’s Green Light Revolutionised

Bioscience” adlı çalışma

*Green Fluorescent Protein (yeşil flörosan proteini)

GDO ürün tüketimi • Tıpta GDO ürünleri

– 75 in üstünde ilaç ve aşı

– Bütün Dünya ülkelerinde kanser, diyabet, hepatit, böbrek yetmezliği gibi yaygın ve ölümcül hastalıkların tedavisinde alternatifi olmayan ilaçlar

• Günlük GDO’lu gıdalar (ABD)

– Ekmek Süt

– Soda/İçecekler

– Meyve suları

– Kahvaltı hamurluları

– Kahvaltı gevrekleri

– Pastalar, Cipsler

– Ketçap, Bal

– Bira, Domates, Biber

– Yerfıstığı Şeker, Sakız

– Turşu

– Bazı antibiyotikler

33

Gelecekteki Aile Fotoğrafı

ÖZETLE...

Araştırma Bilgi Uygulama Ürün

“BİYOBİLİM VE BİYOTEKNOLOJİ”

TÜRKİYE’NİN AÇMAZI

“BİYOBİLİM’SİZ BİYOTEKNOLOJİ”

“GDO karşıtlığı

BİYOBİLİM düşmanlığına dönüşmesin!”

35

AB’de GDO başvuru süreci

36

Tarımsal Biyoçeşitlilik Uygulamalarının Güncel

Önlemleri

• Tüketici tercihleri ve halkın kabulü de gözetilerek,

• etiketlemeyle; • tüketici “Bilgi Edinme Hakkı”

• tüketicinin “Seçme Hakkı” gözetilerek sağlanmalıdır.

•Kontrolsuz üretim ve

ithalat durdurulmalı,

• Yasal yapılanma

kurulmalı

37

Transgenik çalışma ve ürünlerin masumiyeti kanıtlanmadan, ticari boyutlu üretim, açık alan

çalışmaları durdurulmalı ve uluslararası ticari işlemler denetlenmeli, etiketleme, izleme-kontrol sistemi

geliştirilmeli, kararlılıkla uygulanmalıdır.

Dünya genelinde oluşturulan bu yeni varyetelerin tüketici haklarını

koruma amaçlı etiketlenmesi 3 farklı şekildedir.

-Avrupa Birliği, Avustralya/ Yeni Zelanda, Rusya, Japonya, Çin, Kore,

Tayland ve Malezya` da tam olarak düzenlenmiş zorunlu etiketleme

rejimi,

- Kanada, ABD, Hong Kong` ta çeşitli düzenleyici ve gönüllü

yaklaşımlardan oluşan etiketleme rejimi uygulanmakta,

- Filipinler ve Singapur`da herhangi bir etiketleme rejimi

belirlenmemiş ve uygulanmamaktadır.

38

Bu çalışmalara hız katılmalı ve objektif ve tarafsız çözümler üretilmelidir.

Ancak böylece külfeti, nimet dönüştürmek olanakları aranabilecektir.

Bu bir insanlık borcu olup; topluma, tüm canlılar âlemine, evrene ve gelecek nesillere karşı görevimiz

olarak algılanmalıdır.

39

Konuya; dipsiz kuyu olmadan sahip çıkılmalı ve duyarlı

olunmalıdır.

40

T ü k e t i c i l e r i n;

• Temel İhtiyaçların Karşılanması Hakkı,

• Güvenlik ve Güven duyma Hakkı,

• Bilgi Edinme Hakkı,

• Seçme Hakkı,

• Sesini Duyurma Hakkı,

• Tazmin Edilme Hakkı,

• Eğitilme Hakkı,

• Sağlıklı Bir Çevreye Sahip Olma Hakkı,

gibi en temel haklarına gereken önem ve saygının gösterilmesi

gerektiğine, tüm hakların birlik ve dayanışmayla elde edileceğine

inanılmalıdır.

Bütün bu hususların ışığında, “Ulusal Biyogüvenlik Yasamızın bir an

önce çıkarılması önemli bir zorunluluk olarak ortaya çıkmaktadır.

41

Bu ise ancak duyarlı ve toplumsal sorumluluk sahibi bireylerin kararlılığı ve

işbirliği ile ile sağlanabilecektir.

Transgenik Bitkiler

“Umutlar ve Korkular”

– Sağlığa yararlı

– Çevreye yararlı

– Verimde artış

– Daha az kimyasal gübre

– Daha az tarım ilacı

– Kurak ve tuzlu arazilerde tarım

• Sağlık riskleri var

• Ekolojik riskler var

Transgenik bitkiler hakkında

karşıt görüşler • Kimler karşı çıkıyor?

– Organik tarımcılar

– Çevreci örgütler

– Tüketici örgütleri

– Bazı politikacılar

– Tarımsal üretici örgütleri

– Küreselleşme karşıtları

– Bazı akademisyenler...

• Kimler destekliyor?

– Üretici firmalar

– Tarımsal üreticiler

– Bilimsel kurumlar

– Uzman kamu kuruluşları

– Bazı ülkelerde tüketiciler...

Transgenik bitkilere hakkında görüşler

Neden karşı çıkıyorlar?

– İlerde insan sağlığına zararlı riskleri ortaya çıkabilir.

– Çevrenin biyolojik yapısını değiştirebilirler.

– Dışa bağımlılığı artıran, ülkelerin tarım sektörlerini tekelci firmaların eline teslim eden ürünler olmaları

– Dile getirilmeyen gerekçeler

• Pazar payında çıkar çatışmaları,

• Duygu sömürüsüne açık bir konu (“canavar domates” söylemi)

• Korumacı ülke politikaları için bahane...

Transgenik bitkiler hakkında görüşler

Neden destekliyorlar?

– Üretici firmaların mal satma kaygısı.

– Tarımsal üreticinin verimini ve gelirini artırma

arzusu

– Bilimsel kurumların karşılaştırmalı risk

analizlerinde alternatif yolların daha üstün

olmadığı gösteren değerlendirmeleri.

– Tüketicinin bilime ve teknolojije güveni

(bilimin güçlü olduğu ülkelerde)...