הבדל מפתח – מוטגנזה אקראית לעומת מוטגנזה מכוונת אתרים
מוטגנזה הוא התהליך שבו מוטציות מוכנסות בכוונה לתאים או לגנים שיגרמו לגנים או אורגניזמים מהונדסים גנטית. המוטגנזה נעשית בעיקר כדי להציג מאפיינים מועילים לאורגניזמים. כיום מוטגנזה משמשת גם בריפוי גנטי לשינוי גנים ולמטרות רפואיות. ניתן להכניס מוטציות בשתי דרכים עיקריות; מוטגנזה אקראית ומוטגנזה מכוונת אתר. מוטגנזה אקראית היא תהליך של החדרת מוטציות באופן אקראי. לאחר מכן בחר את האורגניזמים שעברו מוטציה בשיטת בחירה.התהליך הוא אקראי לחלוטין. מוטגנזה מכוונת אתר היא התהליך שבו מוטציות מוכנסות באופן ספציפי לאתר למיקומים ספציפיים ב-DNA או לנוקלאוטידים ספציפיים. הספציפיות של מוטציות מכוונות אתרים גבוהה מאוד. ההבדל העיקרי בין מוטגנזה אקראית למוטגנזה מכוונת אתרים הוא האופן שבו המוטציה מוצגת. מוטגנזה אקראית מציגה מוטציות בצורה אקראית, בעוד שמוטציות מכוונות אתרים מכוונות במיוחד לאתרים נבחרים של הגנים.
מהי מוטגנזה אקראית?
מוטגנזה אקראית מתייחסת לתהליך של החדרת מוטציות לאורגניזמים בצורה אקראית ולכן היא לא ספציפית. מוטגנזה אקראית כוללת חשיפת האורגניזם למוטגן למשך תקופה מסוימת ובחירת הזנים המוטנטים. המוטגנים יכולים להיות מוטגנים פיסיקליים כמו קרינת UV או מוטגנים כימיים כמו חומרי אלקילציה. שיטה זו מתאימה ביותר לגרימת מוטציות במיקרואורגניזמים, צמחים ובעלי חיים.
תהליך התפתחות הזנים המיקרוביאליים בייצור אנטיביוטיקה מבוסס על מוטגנזה אקראית. הזנים המייצרים אנטיביוטיקה נחשפים למוטגנים שונים ולאחר מכן נבדקת הרגישות לאנטיביוטיקה של הזן. לפיכך, ניתן להסיק את הזנים שפיתחו עמידות על פני הזן המקורי.
בתרבית רקמות צמחיות, מוטגנזה אקראית משמשת לשילוב דמויות שונות בצמחים. צמחים נחשפים למוטגנים בשלבי יצירת הקאלוס. במחקרים בבעלי חיים, נעשה שימוש נדיר במוטגנזה אקראית, אם כי נעשה שימוש בחומרי אלקילציה כדי לגרום למוטציות באמצעות מוטגנזה אקראית.
בעת חשיפת אורגניזמים למוטגנים, יש להקפיד על מינון המוטגן ותקופת החשיפה למוטגנים. מינונים עודפים ותקופות חשיפה עלולים לפגוע באורגניזם עצמו. לכן, מוטגנזה אקראית צריכה להיעשות בתנאים מבוקרים.
מהי מוטגנזה מכוונת אתר?
מוטגנזה מכוונת אתר היא תהליך ספציפי יותר של השראת מוטציות, שבו נעשה שימוש באנלוגי בסיס ליצירת מוטציות נקודתיות. אנלוגים בסיסיים אלו מסוגלים לגרום למעברים בין אדנין-תימין לגואנין-ציטוזין. באופן זה, המוטציה נגרמת והיא ידועה כמוטגנזה מכוונת אתר ולכן יש לה סגוליות גבוהה.
איור 01: מוטגנזה מכוונת אתרים
בטכניקות מוקדמות של ביולוגיה מולקולרית, המוטגנזה המכוונת באתר באמצעות אנלוגים בסיסיים נעשתה באמצעות אמינופורין למעברי AT - GC וניטרוסוגואנידין למעברי GC ל-AT. עם הצגת שרשרת Polymerase (PCR) והמושג של פריימרים, נכון לעכשיו, המוטגנזה המכוונת באתר נגרמת באמצעות אוליגונוקלאוטידים מוטגנים.שיטה זו מאפשרת הכנסת אינדלים, ומוטציות נקודתיות לגן או לאורגניזם שנבחרו. עם השלמת הליך המוטגנזה, המוטנטים נבחרים באמצעות כתבים או סמנים ספציפיים.
מהם הדמיון בין מוטגנזה אקראית למוטגנזה מכוונת אתרים?
- הן טכניקות מוטגנזה אקראית והן טכניקות מוטגנזה מכוונת אתרים הן שיטות מלאכותיות להשראת מוטציה לאורגניזם ספציפי.
- הן טכניקות מוטגנזה אקראית והן טכניקות של מוטגנזה מכוונת אתרים משמשות לייצור זנים מועילים של אורגניזמים בעלי מאפיינים כמו סבילות למחלות ובריפוי גנטי.
- שני טכניקות מוטגנזה אקראית והן טכניקות מוטגנזה מכוונת אתרים גורמות למוטציות ב-DNA ומשנות את ה-DNA.
- שני סוגי המוטגנזה אקראית וגם סוגי המוטגנזה מכוונת אתרים נגרמות בעיקר על ידי חומרים פיזיקליים וכימיים.
מה ההבדל בין מוטגנזה אקראית למוטגנזה מכוונת אתרים?
מוטגנזה אקראית לעומת מוטגנזה מכוונת אתרים |
|
| מוטגנזה אקראית היא תהליך של החדרת מוטציות באופן אקראי ולאחר מכן בחירה של האורגניזמים שעברו מוטציה בשיטת סלקציה. התהליך אקראי לחלוטין. | מוטגנזה מכוונת באתר הוא התהליך שבו מוטציות מוכנסות באופן ספציפי לאתר למיקומים ספציפיים ב-DNA או לנוקלאוטידים ספציפיים. |
סיכום – מוטגנזה אקראית לעומת מוטגנזה מכוונת אתרים
מוטציות הן שינויים ברצף ה-DNA של אורגניזם. אלה נובעים מחשיפות לא ידועות של מוטגנים. במוטגנזה, זנים של מיקרואורגניזמים, צמחים ותרביות תאים של בעלי חיים נחשפים למוטגנים והזן המוטנטי נבחר לאחר השלמת העברת הגנים.בהתאם לאופן שבו נוצרת המוטציה, הן יכולות להיות מוטציות אקראיות או מוטציות מכוונות אתרים. מוטגנזה אקראית היא תהליך של החדרת מוטציות באופן אקראי בעוד שמוטגנזה מכוונת באתר היא התהליך שבו מוטציות מוכנסות באופן ספציפי לאתר למיקומים ספציפיים ב-DNA או לנוקלאוטידים ספציפיים. זה ההבדל בין מוטגנזה אקראית למוטגנזה מכוונת באתר.
