GMO는 무엇이며 어떻게 만들어 졌는가?

GMO 란 무엇인가? GMO는 "유전자 변형 생물체"의 약자이다. 유전 적 변형은 수십 년 전부터 있었으며 특정한 특성이나 특성을 가진 식물이나 동물을 만드는 가장 효과적이고 신속한 방법입니다. 그것은 DNA 서열에 대한 정확한 특이적인 변화를 가능하게합니다. DNA는 본질적으로 전체 유기체에 대한 청사진을 구성하기 때문에 DNA에 대한 변화는 유기체가 할 수있는 기능을 변화시킵니다.

지난 40 년 동안 개발 된 기술을 사용하여 DNA를 직접 조작하는 것 외에는 다른 방법이 없습니다.

유기체를 어떻게 유전자 변형합니까? 사실, 이것은 꽤 광범위한 질문입니다. 생물체는 식물, 동물, 곰팡이 또는 박테리아 일 수 있으며 이들 모두는 거의 40 년 동안 유 전적으로 조작 된 것일 수 있습니다. 최초의 유전자 공학 생물은 1970 년대 초에 박테리아였습니다. 그 이후로 유전자 조작 박테리아는 식물과 동물 모두에서 유전 적 변형을하는 수십만 개의 실험실의 주력 도구가되었습니다. 대부분의 기본 유전자 셔플 링 및 변형은 박테리아, 주로 대장균의 변이체를 사용하여 설계되고 준비되며, 표적 생물로 옮겨진다.

식물, 동물, 또는 미생물을 유 전적으로 변형시키는 일반적인 접근 방식은 개념 상 상당히 유사합니다. 그러나 식물과 동물 세포 사이의 일반적인 차이로 인해 특정 기술에는 약간의 차이가 있습니다.

예를 들어, 식물 세포에는 세포벽이 있고 동물 세포에는 세포벽이 없습니다.

식물과 동물의 유전자 변형 이유 GM 동물은 주로 연구 목적으로 만들어지며 종종 약물 개발에 사용되는 모델 생물 시스템으로 사용된다. 형광성 어류 (애완 동물)와 GM 모기 (蚊)가 질병을 일으키는 모기를 통제하는 데 도움이되는 등 일부 상업용 목적으로 개발 된 GM 동물도 있습니다.

그러나 이들은 기본적인 생물학적 연구의 범위를 벗어난 상대적으로 제한된 적용이다. 지금까지 GM 동물은 식품 공급원으로 승인되지 않았습니다. 그러나 곧 AquaAdvantage Salmon이 승인 프로세스를 진행하는 동안 변경 될 수 있습니다.

식물과는 상황이 다릅니다. 많은 식물이 연구를 위해 개조되지만, 대부분의 작물 유전자 변형의 목적은 상업적으로 또는 사회적으로 유익한 식물 변형을 만드는 것입니다. 예를 들어 레인보우 파파야 (Rainbow Papaya)와 같은 질병을 유발하는 해충에 대한 저항성을 개선하거나 혹독한 지역에서 성장할 수있는 식물을 조작하면 수확량을 늘릴 수 있습니다. 끝없는 여름 토마토와 같이 잘 익은 과일은 수확 후 선반에 더 많은 시간을줍니다. 또한 비타민 A가 풍부한 골든 라이스 (Golden Rice) 또는 비 갈변 성 북극 사과와 같은 과일의 유용성과 같은 영양가를 높이는 특성이 또한 만들어졌습니다.본질적으로, 특정 유전자의 첨가 또는 억제로 나타낼 수있는 임의의 형질이 도입 될 수있다. 여러 유전자를 필요로하는 형질도 관리 할 수 ​​있지만, 아직 상용 작물에서는 달성되지 않은 더 복잡한 과정이 필요합니다.

유전자 란 무엇입니까?

새로운 유전자가 어떻게 유기체에 넣어 지는지 설명하기 전에, 유전자가 무엇인지를 이해하는 것이 중요하다. 아마 많은 사람들이 알고 있듯이, 유전자는 DNA로 만들어 지는데, 부분적으로 A, T, C, G로 일반적으로 표시되는 네 개의 염기로 부분적으로 구성되어 있습니다. 유전자의 DNA 가닥을 따라 줄 지어있는 이들 염기의 선형 순서는 다음과 같이 생각할 수 있습니다. 특정 단백질에 대한 코드로서 문장의 텍스트 코드 행에있는 문자와 동일합니다. 단백질은 다양한 조합으로 함께 연결된 아미노산으로 만들어진 커다란 생물학적 분자이다. 아미노산의 올바른 조합이 함께 연결되면 아미노산 사슬은 특정 형태의 단백질로 함께 접 힙니다. 올바른 화학적 특성이 함께 작용하여 특정 기능이나 반응을 수행 할 수있게합니다. 살아있는 것들은 주로 단백질로 구성되어 있습니다. 일부 단백질은 화학 반응을 촉매하는 효소입니다. 다른 것들은 물질을 세포로 운반하고 일부는 다른 단백질이나 단백질 폭포를 활성화 또는 비활성화시키는 스위치 역할을합니다.

새로운 유전자가 도입되면 세포에 새로운 단백질을 만들기위한 코드 서열을 부여합니다.

세포는 어떻게 유전자를 조직합니까? 식물과 동물 세포에서 거의 모든 DNA가 염색체로 감겨져있는 몇 개의 긴 가닥으로 배열되어있다. 유전자는 실제로 염색체를 구성하는 DNA의 긴 서열의 작은 부분입니다. 세포가 복제 될 때마다 모든 염색체가 먼저 복제됩니다. 이것은 셀에 대한 중앙 명령 세트이며 각 자손 셀에는 사본이 있습니다. 따라서 세포가 특정 형질을 부여하는 새로운 단백질을 만들 수있게하는 새로운 유전자를 도입하기 위해서는 긴 염색체 가닥 중 하나에 약간의 DNA를 삽입하기 만하면됩니다. 일단 삽입되면 DNA는 다른 모든 유전자와 마찬가지로 세포가 복제 될 때 어떤 부속 세포로 전달됩니다. 사실, 특정 유형의 DNA는 염색체와 분리 된 세포에서 유지 될 수 있고 유전자는 염색체 DNA에 통합되지 않도록 이러한 구조를 사용하여 도입 될 수 있습니다. 그러나,이 접근법으로, 세포의 염색체 DNA가 변형되기 때문에 일반적으로 여러 번 복제 한 후에 모든 세포에서 유지되지 않습니다. 작물 공학에 사용되는 공정과 같은 영구적이고 유전적인 유전 적 변형을 위해 염색체 변형이 사용됩니다.

새로운 유전자는 어떻게 삽입됩니까? 유전 공학은 새로운 DNA 염기 서열 (일반적으로 전체 유전자에 해당)을 생물체의 염색체 DNA에 삽입하는 것을 의미합니다. 이것은 개념적으로 직설적 인 것처럼 보일 수 있지만, 기술적으로는 조금 더 복잡해집니다. 올바른 신호를 가진 올바른 DNA 서열을 올바른 컨텍스트에서 염색체로 가져 와서 세포가 유전자를 인식하고 새로운 단백질을 만드는 데 사용할 수있게하는 많은 기술적 세부 사항이 있습니다.

거의 모든 유전 공학 절차에 공통적 인 핵심 요소가 네 가지 있습니다.

첫째, 유전자가 필요합니다. 이것은 특정 염기 서열을 가진 물리적 인 DNA 분자가 필요하다는 것을 의미합니다. 전통적으로 이러한 서열은 여러 힘든 기술 중 하나를 사용하여 유기체로부터 직접 얻어졌습니다. 오늘날 유기체에서 DNA를 추출하는 대신 과학자들은 일반적으로 기본 A, T, C, G 화학 물질을 합성합니다. 얻어진 염기 서열은 작은 염색체 (플라스미드)와 같은 박테리아 DNA에 삽입 될 수 있으며, 박테리아가 빠르게 복제되기 때문에 필요에 따라 많은 유전자를 만들 수 있습니다.

유전자를 얻은 후에는 세포를 인식하고 표현할 수 있도록 주변 DNA 서열로 둘러싸인 DNA 가닥에 유전자를 삽입해야합니다. 원칙적으로 이것은 유전자를 발현하도록 세포에 신호를 보내는 프로모터라고 불리는 작은 DNA 서열이 필요하다는 것을 의미합니다. 삽입 될 주요 유전자 이외에 종종 마커 또는 선택을 제공하기 위해 제 2 유전자가 필요하다. 이 두 번째 유전자는 본질적으로 유전자를 포함하고있는 세포를 확인하는 데 사용되는 도구입니다. 마지막으로, 새로운 DNA (즉, 프로모터, 새로운 유전자 및 선택 마커)를 생물체의 세포로 전달하는 방법이 필요하다. 이를 수행하는 데는 여러 가지 방법이 있습니다. 식물의 경우, 수정 된 22 소총을 사용하여 DNA로 코팅 된 텅스텐 또는 금 입자를 세포 안으로 발사하는 유전자 총 접근법이 가장 좋습니다. 동물 세포에는 DNA를 코팅하거나 복합화시켜 세포막을 통과 할 수있는 여러 가지 형질 전환 시약이 있습니다. 또한 유전자가 세포 내로 옮겨 지도록 유전자 벡터로 사용될 수있는 변형 된 바이러스 DNA와 함께 DNA가 접합되는 것이 일반적이다. 변형 된 바이러스 DNA는 정상 바이러스 단백질로 캡슐화되어 세포를 감염시키고 유전자를 운반하는 DNA를 삽입 할 수 있지만 새로운 바이러스를 만들기 위해 복제 할 수는 없습니다. 많은 쌍극자 식물에있어서, 유전자는 Agrobacterium tumefaciens 박테리아의 T-DNA 담체의 변형 된 변이체에 위치 할 수있다. 다른 몇 가지 접근법이 있습니다. 그러나, 대부분의 경우, 소수의 세포 만이 유전자를 선택하여 조작 된 세포를 선택하는 것이이 과정의 중요한 부분입니다. 이것이 전형적으로 선택 또는 표지 유전자가 필요한 이유입니다.

그러나 어떻게 유전자 조작 마우스 나 토마토를 만드나요? GMO는 수백만 개의 세포가있는 유기체이며 위 기술은 실제로 단일 세포를 유전자 조작하는 방법을 설명합니다. 그러나, 전체 유기체를 생성하는 공정은 본질적으로 생식 세포 (즉, 정자 및 난 세포)에 대한 이러한 유전 공학 기술을 사용하는 것을 포함한다. 일단 핵심 유전자가 삽입되면, 나머지 과정은 기본적으로 유전 적 번식 기술을 사용하여 신체의 모든 세포에 새로운 유전자를 포함하는 식물 또는 동물을 생산합니다. 유전 공학은 실제로 세포에만 적용됩니다. 생물학은 나머지를합니다.