Γιατί τα βακτήρια μπορούν να εκφράσουν ανθρώπινα γονίδια;
1. Διαφορές στον γενετικό κώδικα:
* Χρήση κωδικονίου: Ενώ ο γενετικός κώδικας είναι σε μεγάλο βαθμό καθολικός, ορισμένα κωδικόνια (αλληλουχίες τριών βάσεων που κωδικοποιούν αμινοξέα) χρησιμοποιούνται συχνότερα στους ανθρώπους από ό, τι στα βακτήρια. Αυτό σημαίνει ότι ένα ανθρώπινο γονίδιο μπορεί να μην μεταφράζεται αποτελεσματικά με βακτηριακά ριβοσώματα λόγω αυτής της προκατάληψης.
* Έναρξη Κώδικων: Τα κωδικόνια εκκίνησης και διακοπής που σηματοδοτούν την αρχή και το τέλος μιας πρωτεΐνης μπορεί επίσης να διαφέρουν μεταξύ ανθρώπων και βακτηρίων.
2. Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις:
* Οι πρωτεΐνες συχνά υποβάλλονται σε τροποποιήσεις μετά την παραγωγή (μετάφραση), όπως η προσθήκη μορίων ζάχαρης (γλυκοζυλίωση). Τα βακτήρια συχνά στερούνται των μηχανημάτων για να εκτελούν αυτές τις πολύπλοκες τροποποιήσεις που είναι απαραίτητες για να λειτουργούν σωστά οι ανθρώπινες πρωτεΐνες.
3. Κυτταρικό περιβάλλον:
* Οι πρωτεΐνες πρέπει να διπλώνουν σωστά στο τρισδιάστατο σχήμα τους για να λειτουργούν. Το κυτταρικό περιβάλλον των βακτηρίων είναι πολύ διαφορετικό από τα ανθρώπινα κύτταρα, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν την αναδίπλωση και τη σταθερότητα των πρωτεϊνών.
* Οι ανθρώπινες πρωτεΐνες μπορεί να αλληλεπιδρούν με άλλες ανθρώπινες πρωτεΐνες ή κυτταρικές δομές που δεν υπάρχουν σε βακτήρια.
4. Κανονισμός γονιδίων:
* Πώς τα γονίδια είναι ενεργοποιημένα και απενεργοποιημένα (ρύθμιση γονιδίων) είναι επίσης διαφορετικό μεταξύ ανθρώπων και βακτηρίων. Τα ανθρώπινα γονίδια μπορεί να μην ρυθμίζονται σωστά σε ένα βακτηριακό κύτταρο.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, τα βακτήρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκφράσουν ανθρώπινα γονίδια για διάφορους λόγους:
* Παραγωγή ανθρώπινων πρωτεϊνών: Τα βακτήρια χρησιμοποιούνται συχνά για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ανθρώπινων πρωτεϊνών για ιατρικούς και ερευνητικούς σκοπούς, όπως η ινσουλίνη για τη θεραπεία του διαβήτη. Αυτό είναι δυνατό με την τροποποίηση του γονιδίου και του κυτταρικού περιβάλλοντος για να ξεπεραστούν οι προκλήσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω.
* Έρευνα γονιδιακής θεραπείας: Τα βακτήρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο για τη μελέτη και τη δοκιμή γονιδιακών θεραπειών, παρέχοντας ένα μοντέλο σύστημα για να κατανοήσουν πώς συμπεριφέρονται και αλληλεπιδρούν τα ανθρώπινα γονίδια μέσα σε ένα κύτταρο.
Επομένως, είναι δυνατό για τα βακτήρια να εκφράσουν ανθρώπινα γονίδια, αλλά απαιτούν σημαντική μηχανική και βελτιστοποίηση για να ξεπεραστούν οι εγγενείς διαφορές μεταξύ ανθρώπινων και βακτηριακών κυττάρων.
