Titokzatos bordásmedúzák – 3.

Pleurobrachia-phyl.jpgAlig fél évvel ezelőtt írtam az első megszekvenált bordásmedúzafakról (Mnemiopsis leidyi) és már ki is jött egy másik genom-jellemzés: ezúttal a Csendes-óceáni egres (Pleurobrachia bachei) genomjának vázlata került publikálásra és vele együtt további tíz bordásmedúzafaj transzkriptómájának (ami a kifejezett génjeinek összessége)  a jellemzése.

Ezek egyrészt megerősítik a korábbi posztban foglaltakat a bordásmedúzák különleges rendszertani helyéről (a komplexebb állatok legősibb testvércsoportjának tűnnek), a Hox-gének és mikro-RNS-ek hiányáról, az izmok és és az idegrendszer különleges eredetéről ebben a csoportban, ráadásul utóbbi esetében egész érdekes új plussz információkat adnak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 15 – Olaj fotoszintetizáló baktériumokból

biodiezel.jpgA bioüzemanyaggyártás legnagyobb hátránya nyilván az, hogy alapvetően olyan nyersanyagokból dolgozik, amelyket mi emberek meg is tudnánk enni, vagy legalább néhány malacot felhizlalnánk rajta, így a bioüzemanyag gyártás az élelmiszerellátással verseng. Meg lehet oldani a dolgot zsírsavakat termelő algákkal is, ám ez esetben elég nehéz hozzájutni a végtermékhez, mivel először be kell darálni a szárított algát, így az így nyert biodízel olaj költségének 70-80% -át viszi el a feltárás. Ugyan ismertek olyan rendszerek, ahol E. coli baktériumokkal termeltettek szabad zsírsavakat, de azok növekedéséhez meg ugye cukor szükséges, ugyanaz a gond velük, mint a bioetanollal. A mai cikk szerzői Xinyao Liu és munkatársai úgy érzik, átvágták a gordiuszi csomót: Génmódosított kékmoszatokkal termeltettek szabad zsírsavakat.

Az alapötlet onnan jött, hogy a Cyanobacteriumok ugyan sok zsírsavat termelnek, ám ezeket nem juttatják a környezetükbe, így alapesetben ezekből sem lehetne gazdaságosabban kivonni, mint a már használt rendszerekből. Viszont a már korábban leírt E. coli rendszerek mintájára rávehetőek, hogy zsírsavakat juttassanak a környezetükbe, amelyeknek az előállításához szükséges energiát napfényből nyerjék, a szükséges szenet pedig a légkörben található szén-dioxidból. Az elkészült törzset viccesen Sun Devilnek, vagyis Napördögnek keresztelték, az első ábrán ennek az elkészülte látható. Az biztos hogy dolgoztak vele, mert jó pár helyen módosítani kellett a törz genomját, mire összeállt az olajtermelő kékalga. A törzs által termelt biomassza 13% -át teszik ki a szabad zsírsavak, ezek láthatóak fehér habként a második ábra bal oldalán és kis gömböcskékként a jobb oldali mikroszkópos képen. Ezek kitermelésben annyit jelentenek, hogy a legjobb termelő törzsük literenként kétszáz milligramm szabad zsírsavat termelt. Ez az érték nyilván elég alacsony, a cikk nem is tartalmaz számításokat, ami alapján meg lehetne becsülni, mégis mennyibe kerül egy adag ilyen olaj, nyilván a megoldás a lényeg benne, hogy génmódosított élőlények egészen újszerű termékek előállítására is képesek, ezzel megkerülhetőek egész iparágakat béklyózó biológiai szükségszerűségek is.

biodiezel02.jpg

 

Liu, X., Sheng, J., & Curtiss III, R. (2011). Fatty acid production in genetically modified cyanobacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(17), 6899-6904.

Mire jó a GMO? – 14. Fehérjetermelés selyemhernyóban

selyemhernyo.jpgÁltalában ha rekombináns fehérjetermelésről esik szó, mindenki baktériumokban, élesztőkben, sejtvonalakban gondolkodik, de ezeknél sokkal kevésbé ismert rendszerek is léteznek, a saját előnyeikkel. Az alapprobléma mindenütt ugyanaz, egy csomó gyógyszerként vagy ipari adalékként használható fehérjét ismerünk, azonban ezek megtermeltetése általában elég drága. A ma ismertetett rendszer ezen próbálna segíteni, egy rovar alapú expressziós rendszerrel.

 

A selyemhernyó elég régen háziasított állat, eddig is fehérjetermelésre használták, mivel a selyem maga fehérjetermészetű, a szál háromnegyedét a vízben nem oldódó rostos fehérjemag alkotja, a negyedét viszont a szálat borító ragacsos szericin fehérjék. Ezek a szállal ellentétben vízben oldhatóak, így egyáltalán nem őrültség a szericintermelő mirigyekben termeltetni rekombináns fehérjéket, amelyek így a szelyemszál bevonatába kerülnek, majd arról egyszerűen lemoshatóak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 13. – A madárinfluenza

csirke influenza.jpgA különböző influenzavírusokról mindenki hallott már, néhány évente tömeges pánikot okoz egy-egy újabb törzs, ami éppen gazdaszervezetek között mozog. Ritkábban szoktuk hozzátenni, hogy egy keményebb járvány a haszonállatokat is megritkíthatja, viszonylag nagy gazdasági károkat okozva. Nyilván a haszonállatok, csirkék, kacsák, vagy akár malacok immunizálása nem költséghatékony, mert az influenzavírusok változékonysága miatt eddig senkinek sem sikerült általános influenza elleni védőoltást készítenie. Viszont ahogy John Lyall és munkatársainak mai cikke is mutatja, nem csak oltással előzhető meg az influenzafertőzés, hanem bizony influenzának ellenálló génmódosított jószágokat is készíthetünk, akik onnantól ingyen védettek a fertőzéstől.

Egy viszonylag rövid génkazettát juttattak a csirke genomba, amely egy olyan RNS molekulát kódol, amelyhez erősen kötődik az influenzavírus polimeráz enzime, ami így zavarja a vírus szaporodását. Ezt ők D5 decoy vagyis D5 csali konstruktnak nevezték el. Mivel a vírus genomnak ez a szakasza rendkívül konzervált, ezért ez az egyetlen konstrukt nagyon sok influenzatörzs ellen véd. Ezek után egyszerűen csirkéket fertőztek madárinfluenzával és nézték, mutatkozik -e valamilyen különbség a transzgénikus és a hagyományos csirkék halálozása között. Tíz csirkét fertőztek közvetlenül nagy adag H5N1 HPAI vírussal, majd egy nap után ezeket tíz másik csirke közé eresztették, ezek lettek a közvetve fertőzöttek. A közvetlenül fertőzött transzgénikus és kontroll csirkék is mind elpusztultak 2-4 nap alatt, ebben nem láttak különbséget, ellenben a közéjük kevert közvetett fertőzöttek túlélésében már látszott különbség a két csoport közt, a kontrollcsoportban hét csirka psuztult el, a transzgénikus csirkék közül azonban csak kettő. Még egy kísérletet végeztek, itt tíz csirkét fertőztek közvetlenül, majd ötöt-ötöt tizenkét-tizenkét transzgénikus vagy nem-transzgénikus csirke közé kevertek és figyelték a túlélést. Meglepő módon a közvetlenül fertőzött csirkék mind elpusztultak, a közvetve fertőzöttek közül a nem-transzgénikus csirkék közül tíz pusztult el, a transzgénikusak közül csak öt.

Őszintén szólva nagyon csodálkozok, hogy ez a cikk a Science-ben jelenhetett meg, elvégre mintha valami harmatgyenge védelmet jelentene a módosítás, de korántsem olyan átütő erejűt, mint ami várható lenne. Valószínűleg az az oka, hogy ez a csapda-konstrukt igen előremutató megoldásnak tűnik, ugyanis ahhoz, hogy ennek ellenálló vírus jöjjön létre, egyszerre meg kellene változnia a vírus polimerázának és az összes génjének is, ami nyilván nagyon alacsony gyakoriságú esemény. Kár hogy úgy tűnik ebben a változatában alacsony hatékonysággal működik. Mindenesetre az elgondolás helyessége már ezekből a kísérletekből is látszik, a haszonállatokat viszonylag egyszerűen és olcsón meg lehetne védeni a vírusfertőzésektől, génmódosítással, ezzel a saját fertőződésünk esélyét is jelentősen csökkenthetnénk.


Lyall, J., Irvine, R. M., Sherman, A., McKinley, T. J., Núñez, A., Purdie, A., … & Tiley, L. (2011). Suppression of avian influenza transmission in genetically modified chickens. Science, 331(6014), 223-226.

Árnyékban bujkáló géntranszferek

SpringSporFerns.jpgA növények anyagcseréje fényfüggő (valódi fényevőkről lévén szó), és ennek megfelelően számos olyan tulajdonságuk van, ami a fényfelvételt optimalizálja. Ezek egyike a fototropizmus jelensége, amely során a növények a fény felé nőnek, vagy a fény felé fordulnak (lásd napraforgó). Nem ez az egyetlen fény-függő folyamat, persze, a növények napi biológiai ritmusa és a tavaszi virágzás időpontjának meghatározása is természetesen fény-függő (utóbbi esetben a növény érzékelni tudja az egyre hosszabb nappalokat és ezt követően indítja el a virágképzés-programját). Érdekes módon a fototropizmust és a biológiai ritmusokat azonban egyáltalán nem ugyanaz a molekuláris rendszer szabályozza, már a fény érzékelése is más-más molekuláris komponensek révén következik be.

A fototropizmus szabályozására szofisztikált molekuláris mechanizmusok alakultak ki a növényekben, amelyek kulcsszereplője a rövidhullámhosszú kék-fényre érzékeny fototropin (Phot) fehérjék. Ez szinte minden ismert növényfajban így működik, kivételt csak a spórával szaporodó, úgynevezett kriptogám fajok képeznek, amelyek a hosszú hullámhosszú vörös fényre érzékenyek. Ez azért is érdekes, mert a többi növényben is léteznek olyan fehérjék is, amelyek erre a hullámhosszra specializálódtak, de ezek pont a napi ritmus és virágzás szabályozásában részt vevő fitokrómok (Phy). A kriptogám fajokhoz tartozó páfrányok körében azonban nem is a fitokrómok vették át a fototropin szerepét, hanem ennél izgalmasabb módon egy Phot-Phy hibrid fehérje jött létre az evolúció során, amit neokrómnak (Neo) nevezünk.

Sokáig úgy tűnt, hogy a páfrányok és néhány algafaj rendelkezik csak neokrómmal és a jelek mind arra mutatnak, hogy a két neokróm egymástól függetlenül jött létre. De hogy miként, az vált váratlanul izgalmas kérdéssé.   

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 12. – Az omega-3 zsírsavak

halolaj.jpgAz omega-3 hosszú láncú, többszörösen telítetlen zsírsavak az utóbbi időben jöttek divatba, a legtöbb helyen az örök élet zálogaként tekintenek rájuk, ennek következtében a kereslet is hirtelen megugrott irántuk. Viszont tengeri halakból vonják ki őket, így a halászat és a vízikultúra óriási terhet ró a környezetre. Nyilván sokkal egyszerűbb lenne, ha más forrásból is nyerhetnénk omega-3 zsírsavakat, nem kéne hozzá túlhalászni az utolsó néhány még meglévő tengeri élőhelyet. Nyilván az új forrásnak fenntarthatónak és bővíthetőnek kellene lennie, különben semmivel sem leszünk előrébb vele. Noemi Ruiz-Lopez és munkatársai úgy gondolják, hogy ők találtak egy ilyen alternatív forrást: A sárgarepce magvas gomborka (Camelina sativa) genomba juttatták az omega-3 zsírsavak szintéziséhez szükséges enzimeket, így a növény termeli meg a szükséges zsírsavakat.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 11. – A kukorica hozama

zar01.jpgHogy kicsit elkalandozzunk a MucoRice -tól, nézzük meg, mire lehet még használni a génsebészetet! Mei Guo és munkatársai elég fatengelyes módon indultak neki a kutatásnak, egyszerűen fogtak egy gént, az argos -t, amely lúdfűben a szervek méretének kialakítását szabályozza, majd hasonló géneket kerestek a kukorica genomban. Nem meglepő módon találtak, ezeket ZAR1-8 -nak nevezték el, mint Zea mays Argos. Ezek mind apró fehérjéket kódolnak, 64-156 aminosav hosszúságúak. Szóval a szerzők fogták a ZAR1 fehérjét és túltermeltették kukoricában egy folyamatosan aktív ubiquitin promóterrel.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 10. – A reuma

Már elég sokat írtunk a MucoRice platformról, de még mindig nem elég, nagyon úgy tűnik, hogy egy eléggé széles körben használható és kifejezetten sokoldalú fehérjetermelő rendszert sikerült kifejleszteni a japánoknak. Az alapja annyi, hogy gátolják a rizsszemben legnagyobb mennyiségben termelődő két fehérjét kódoló gén kifejeződését, helyette a kívülről bejuttatott transzgének által kódolt fehérjék termelődnek a rizsszemben. Ennek a módszernek előnye a nagy kitermelés, hiszen a MucoRice rizzsel semmit sem kell csinálni, csak vetni-aratni, ahogy minden más rizst is, ráadásul a jelek szerint a rizs legalább egy évig eláll minden különösebb tárolás nélkül, nyilván ez elmondhatatlan előny bármilyen más rekombináns fehérjetermelő rendszerhez képest. Ráadásul a termelt fehérje kinyeréséhez egyszerűen csak meg kell őrölni a rizst és sós vízbe áztatni, hogy a termelt rekombináns fehérje oldatba kerüljön.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 9. – A kolera

kolera.jpgA védőoltások léte az orvostudomány egyik legnagyobb eredménye. A kérdés az, hogy lehetne -e még javítani rajtuk valamit? Az első és kézenfekvő megoldás, hogy bár a jelenlegi védőoltásokat injekcióstűvel adják be, ezzel az egész szervezetre kiterjedő hatékony ellenanyagválaszt váltanak ki, de meg lehet -e oldani injekció nélkül? Az orális védőoltásokat, mint a nyelvük is mutatja, szájon át adják és hatékony immunválaszt váltanak ki a nyálkahártyákon. A védőoltások másik hátránya, hogy általában hűtve kell őket tárolni, ami sok harmadik világbeli országban nehezen megoldható, nyilván ezek lényegesen olcsóbbak lennének, ha nem kellene őket hűteni.

Nyilván számos előnye lenne annak, ha a védőoltásokat növényekben lehetne előállítani, például eleve lényegesen olcsóbbak lehetnének, hiszen nem kellene őket tisztítani és hűteni, nem kellene hozzájuk injekciós tű és fecskendő sem.

Yoshizaku Yuki és munkatársai a már ismertetett MucoRice rendszerhez nyúltak, ezzel rizsben termeltették meg meg a kolera toxin B alegységét. Kipróbálták, legalább másfél évig hűtés nélkül is megőrzi a minőségét az így termelt rizs, tehát a harmadik világ országaiban is könnyűszerrel eltartható. Mivel a kolera toxin B alegysége önmagában is immunválaszt vált ki, erős adjuváns, így egyebet nem is kellett a rizshez adni az immunizáláshoz.

Kipróbálták mi történik, hogy ha egereket ezzel a MucoRice-CTB -vel immunizálnak, majd kolera toxint etetnek velük? Nem meglepő módon az immunizálatlan egereknek nagyon erősen menni kezdett a hasa, az immunizált egereknek pedig csak nagyon kevéssé. Ez látható az ábrán, a fekete oszlopok az egerek beléből távozó hasmenés mennyiségét ábrázolják, ezek alapján úgy tűnik, hogy a MucoRice-CTB véd a kolerától. Természetesen az elterjedése előtti legfőbb akadály, hogy bizony ez GMO -nak számít, így a világ egy jelentős részén eleve sohasem kap majd termesztési engedélyt.


Yuki, Y., Tokuhara, D., Nochi, T., Yasuda, H., Mejima, M., Kurokawa, S., … & Kiyono, H. (2009). Oral MucoRice expressing double-mutant cholera toxin A and B subunits induces toxin-specific neutralising immunity. Vaccine, 27(43), 5982-5988.

Mire jó a GMO 8. – A tűzelhalás

tuzelhalas.jpgAzt hiszem az almát senkinek sem kell bemutatnom, itthon annyit termelünk belőle. Viszont különböző betegségek fenyegetik az almafáinkat, az egyik legkomolyabb veszélyt a tűzelhalás nevű fertőzés jelenti, amelyet egy Erwinia amylovora nevű baktérium okoz, amely egész almaültetvényeket tarolhat le, ha nem figyelnek rá. Maga a betegség elég régóta ismert, Észak-Amerikában őshonos, itt már az ezerhétszázas évek végén leírták a megjelenését, de itt Európában viszonylag friss jelenség, 1955 -ben észlelték először Angliában, Magyarországra pedig 1995 -ben érkezett meg.

A kórokozó elleni védekezés egyáltalán nem egyszerű dolog, eredetileg antibiotikumokkal permetezték az almafákat, de ez manapság tilos. Léteznek fágkészítmények, amelyek az E. amylovorát elpusztító vírusokat tartalmaznak, illetve különböző baktérium és gombakészítmények, amelyek a fákra permetezve megakadályozzák az E. amylovora elszaporodását. Nyilván a kézenfekvő megoldás annyi lenne, hogy a fertőzésnek ellenálló almafákat ültetnének a gazdák, így szépen el is tűnne a fertőzés. Igen ám, de az alma nemesítés nem megy olyan egyszerűen, mint gondoljuk, éppen ezért nagyon jó modellje egy csomó haszonnövényünknek.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….