Γενετικά Τροποποιημένοι Οργανισμοί Βασικές τεχνολογικές προσεγγίσεις Department of Biochemistry and Biotechnology University of Thessaly Laboratory of Molecular Biology and Genomics Γενετικά Τροποποιημένοι Οργανισμοί Βασικές τεχνολογικές προσεγγίσεις Κώστας Ματθιόπουλος
Genetically Modified Organisms (GMOs) Εισαγωγή εξωγενούς γενετικού υλικού στους οργανισμούς Νέες ιδιότητες Όμως: Επιλεγμένες διασταυρώσεις και τεχνητή επιλογή Γενικευμένη μεταλλαξιγένεση Δημιουργία στοχευμένων μεταλλάξεων Βασική τεχνολογία GMOs
Άνθρωπος: ~30,000 χρόνια Άνθρωπος: ~20 χρόνια Φύση: ~30,000 χρόνια Άνθρωπος: ~15 χρόνια Φύση: ~30,000 χρόνια Άνθρωπος: ~20 χρόνια Φύση: ποτέ (??) Άνθρωπος: ~20 χρόνια Φύση: ~30,000 χρόνια
Βασική τεχνολογία GMOs
Παραδοσιακή εκτροφή ~25,000 γονίδια ~45,000 γονίδια Η τεχνολογία δεν είναι σημαντική Περιορισμοί στο πλαίσιο των ειδών Όλα τα γονίδια/χαρακτήρες αναμειγνύονται
Βασική τεχνολογία GMOs
Introgression GMO
Η εξέλιξη του καλαμποκιού Βασική τεχνολογία GMOs
Από την αγριομουστάρδα στα λαχανάκια Βρυξελλών Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Τα άκρα στις ράτσες των σκύλων: Chihuahua και Great Dane Βασική τεχνολογία GMOs
Τα βελγικά μπλε βοοειδή έχουν εκτραφεί για αυξημένη παραγωγή κρέατος Βασική τεχνολογία GMOs
Glofish Βασική τεχνολογία GMOs
Βασικά στοιχεία των διαγονιδιακών κατασκευών Ρυθμιστική περιοχή Τερματιστής Επιλέξιμος γενετικός δείκτης Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική οργάνωση ευακρυωτικού γονιδίου Βασική τεχνολογία GMOs
Ο υποκινητής καθορίζει την έκφραση General Promoter: all tissues, all the time. Vegetative Promoter: no flower, no fruit expression. Root Promoter: only root expression.
Έκφραση = παραγωγή πρωτεϊνών Οι πρωτεΐνες και οι πρωτεϊνικές λειτουργίες είναι παρούσες μόνο στους ιστούς που είναι ενεργοί οι υποκινητές Tissue Specific Expression Time Specific Expression “Suicide” Promoters, etc.
Βασική τεχνολογία GMOs
Επιλέξιμοι γενετικοί δείκτες Ανθεκτικότητα σε αντιβιοτικά Χρωματικοί δείκτες β-γαλακτοσιδάση/X-gal Green Fluorescent Protein β-γλυκουρονιδάση Βασική τεχνολογία GMOs
β-γαλακτοσιδάση Εκκινητής Γονίδιο αναφοράς +1 Βασική τεχνολογία GMOs
Green fluorescent protein Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Μέθοδοι μετασχηματισμού κυττάρων Προκαρυωτικά κύτταρα Σύζευξη Μεταγωγή Μετασχηματισμός Προκαρυωτικά / Ευκαρυωτικά κύτταρα Ηλεκτροδιάτρηση Μικροέγχυση Λιποσώματα Βιολιστική Ιοί και μεταθετά στοιχεία Βασική τεχνολογία GMOs
Βακτηριακή σύζευξη Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Βακτηριοφάγοι Βασική τεχνολογία GMOs
Ο κύκλος ζωής του φάγου Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Γενικευμένη μεταγωγή Βασική τεχνολογία GMOs
Ειδικευμένη μεταγωγή Βασική τεχνολογία GMOs
Ηλεκτροδιάτρηση Βασική τεχνολογία GMOs
Χρήση λιποσωμάτων Βασική τεχνολογία GMOs
Άμεση μεταφορά DNA σε φυτικά κύτταρα με βομβαρδισμό μικροσφαιριδίων Βασική τεχνολογία GMOs
Αναγέννηση φυτών από πρωτοπλάστες Μετά από 2-3 εβδομάδες οι πρωτο-πλάστες σχηματίζουν αποικίες οι οποίες μεταφέρονται σε θρεπτικό μέσο που επάγει το σχηματισμό βλαστών Βασική τεχνολογία GMOs
Χρήση ρετροϊικού φορέα Τα κύτταρα εκφράζουν τις πρωτεΐνες συσκευασίας και το RNA που παράγεται από τον ανασυνδυασμένο φορέα συσκευάζεται σε μολυσματικά ιικά σωματίδια Βασική τεχνολογία GMOs
Χρήση μεταθετών στοιχείων
Το μεταθετό στοιχείο P
Κατασκευή διαγονιδιακών ποντικών με μικρόενεση Εμφύτευση των εμβρύων σε ορμονικά διεγερμένη θετή μητέρα
Δημιουργία διαγονιδιακών σκωλήκων Caenorhabditis elegans Βασική τεχνολογία GMOs
Βασική τεχνολογία GMOs
Ιστοειδική έκφραση γονιδίων
ΕΙΚΟΝΑ 6.15: Έκφραση διαγονιδίων σε συγκεκριμένους ιστούς.
Δημιουργία διαγονιδιακών εντόμων Κουνούπια χωρίς ελονοσία Φρουτόμυγες που δεν αρέσκονται στα φρούτα Χρωματιστά μετάξια Βασική τεχνολογία GMOs
Μετασχηματισμός Drosophila Γενετικός μετασχηματισμός ευρύτατα διαδεδομένος από το 1982 Ιδιαίτερα χρήσιμος για γενετική ανάλυση διότι είναι: Απλός Αποτελεσματικός Υπάρχει μεγάλος αριθμός μεταλλαγμένων στελεχών Υπάρχει μεγάλος αριθμός κλωνοποιημένων γονιδίων Εξεζητημένες τεχνικές Gene tagging Enhancer trapping
Προϋποθέσεις Κατάλληλοι και αποτελεσματικοί γονίδια-δείκτες Κατάλληλοι γονιδιακοί φορείς Transposable-element mediated
Γενετικός μετασχηματισμός Drosophilids
Δημιουργία διαγονιδίων D. melanogaster
Η βελόνα έγχυσης
Στοίχιση εμβρύων Drosophila
Έγχυση - ένεση
Μετά την έγχυση Back-cross injected flies Drain oil off the coverslips Transfer to food vial
Έκφραση του δείκτη EGFP
Δύο πρακτικές εφαρμογές: Νέα στελέχη γενετικού καθορισμού φύλου εντόμων γεωργικής σημασίας Κουνούπια χωρίς ελονοσία
Η Μεσογειακή μύγα, Ceratitis capitata
Η τεχνική του στείρου εντόμου (Sterile Insect Technique - SIT)
Σύζευξη στείρων αρσενικών με άγριες θηλυκές SIT Μαζική παραγωγή αρσενικών μυγών Αποστείρωση με ακτίνες-X Μαζική απελευθέρωση στείρων αρσενικών Σύζευξη στείρων αρσενικών με άγριες θηλυκές Όχι απόγονοι
SIT συνέχεια... Αλλά: Πώς διαχωρίζουμε αρσενικά από θηλυκά; Συζεύξεις στείρων αρσενικών με στείρες θηλυκές Καταστροφές από εναπόθεση στείρων αυγών Διαχωρισμός αρσενικών από θηλυκά Μείωση εργοστασιακού κόστους
Εγκαταστάσεις μαζικής εκτροφής
Το ανωφελές κουνούπι φορέας της ελονοσίας, Anopheles gambiae
Ο κύκλος ζωής της ελονοσίας
Ο κύκλος του πλασμωδίου στο κουνούπι Parasites cross the mosquito epithelia possibly by a receptor mediated mechanism. SM1, a 12-aa plasmodium peptide that binds specifically to the two epithelia that are traversed by the parasite.
Structure of the AgCP[SM1]4 gene and its expression in transgenic mosquitoes
Αναστολή δημιουργίας οοκυστών σε διαγονιδιακά κουνούπια
Διαγονιδιακά κουνούπια που αναχαιτίζουν τη μετάδοση της ελονοσίας
Άλλες εφαρμογές….