Genetik Mühendisliğine giriş tarihçe BİY 4008 GENETİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Doç. Dr. Nurettin YÖREK• Genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerinin değiştirilerek, onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim alanıdır. • Genetik mühendisliği, çeşitli tekniklerle bir canlıdan istenilen özellikte genin alınarak başka bir canlıya aktarılmasını amaçlar. • Canlılardan biri bitki, diğeri hayvan veya mikroorganizma olabilir. Böylece yeni gen kombinasyonları üretilebilir. Bu şekilde rekombinat DNA elde edilir. Rekombinat DNA'ya sahip canlı transgenik canlı olarak adlandırılır. • Genetik mühendisliği, bugünkü biyoteknolojinin temelini oluşturan bir bilim dalıdır. • Genetik mühendisliği ile elde edilen bilgiler sayesinde biyoteknolojik yöntemler kullanılarak daha ucuz, daha kolay veya daha verimli ürünler günlük hayatımıza kazandırılır. • İstenilen özellikte olan genin bir başka canlıya aktarılması genetik mühendisliğin alanı iken, istenilen amaca yönelik ürün eldesi ile biyoteknolojinin alanıdır.DNA ÇAĞI-GENETGK MÜHENDGSLGĞG GLE YAPILABGLECEKLERGN SINIRI YOK!!! • ? Synthetic Chromosomes & Microbes • ? Recombinant Plasmids & Bacteria • ? GlowFish, GloMice, GloMonkey, GloPlant • ? Mighty Mice and Giant Fish • ? Insect Resistant Crops • ? Novel Fly Body Plans (e.g., eye on leg) • ? Engineered Humans1. 2. 3. Genler birbirlerinden bağımsız çalışabilir. Temel genetik mekanizmalar evrenseldir (Replikasyon & DNA-> RNA -> Protein) Temel genetik mekanizmalar genetik mühendisliği yoluyla bir genin başka bir organizmaya aktarılmasına ve o organizmada da işlevsel olmasına olanak sağlar Kalıtılan özellikler!Genetik Mühendisliği “Sihir” değildir “Doğal” Hücre mekanizmalarını kullanır!!!! Ve bu tüm canlılarda geçerlidir.Genetik Mühendisliği yeni bir teknoloji midir ? a. Evet b. Hayır• Islah ile ilgili ilk uygulamaların yaklaşık 17.000 yıl kadar önce Nil vadisinde başladığı sanılmaktadır. • Çağlar boyu süregelen, önceleri tamamen gelenek ve görgüye dayanan, sonraları da özellikle genetiğin ilerlemesiyle, bu bilim dalından elde edilen bilgiye dayanarak yapılan uygulamalar sadece doğal çeşitlenme işleyişlerini temel almış ve kontrollü döllenmeyi ardışık seçilime bağlamıştır. Bu yüzden canlılarda istenilen özelliklerin eldesi sadece tür içinde kısıtlı kalmış ve büyük ölçüde rastlantıya dayanmıştır.Bu kısıtlanmayı kırmak isteyen araştırmacılar, özellikle bitki ıslahçıları çeşitli teknikler geliştirerek doğal olarak eşleşmeyen türler arasında gen aktarımları yapmayı ve bunların sonucunda çeşitliliği oluşturmayı başarmışlardır. Bu nedenle klasik ıslahçıların dışında bu şekilde çalışan araştırmacıların “ilk gen mühendisleri “oldukları kabul edilebilir.M.Ö 8000-4000. İnsanlar bitki ve hayvanları islah etmiştir. Patates beslenme amacıyla yetiştirilen ilk bitkidir.M.Ö 2000. Ekmek üretimi (Mısır). Peynir ve şarap üretimi (Sümer, Mısır ve Çin’de)M.Ö 500 İlk antibiyotik: Moldy soybean curds (tofu) used to treat boils (Çin). M.Ö 300 İlk insektisit: chrysanthemums tozu (Çin) 1797 İlk aşı Edward Jenner (cowpox) 1830 Proteinler keşfedildi. 1859 Charles Darwin – evrim teorisi1865 Gregor Mendel –GENETİK biliminin başlangıcı1915 Fajlar — Bakterileri enfekte eden virüsler — keşfedildi. 1927 Herman Muller radyasyonun kromozom bozukluklarına neden olduğunu buldu. 1928 Sir Alexander Fleming – penisilin keşfi .1944 DNA genetik bilgiyi taşıyan moleküldür Oswald Avery, Colin MacLeod and Maclyn McCarty. 1953 James Watson-Francis Crick DNA YAPISINI N KEŞFİ MOLEKÜLER GENETİK ÇAĞI1955 Frederick Sanger- İnsülinin amino asit sekansı . 1982 Genetik modifiye bakterilerden İnsan insulin üretimi-İlk biyoteknolojik ilaç (FDA onayı). 3D model of insulin1958 ? DNA ilk kez tüpte çoğaltıldı. ? Sickle cell disease- mutasyonu tespit edilen ilk kalıtsal hastalık.1966 GENETİK KOD Marshall Nirenberg Robert Holley Har Gobind Khorana 1971 Restriksiyon endonüklezların keşfi1973 Stanley Cohen ve Herbert Boyer- ilk klonlama (1977 insan geninin bakteride ifadesi ) Stanley Cohen Herbert Boyer and a recombinant bacterium1981 İlk transgenik hayvan İlk patent- ham petrolü parçalayan genetik modifiye bakteri1983 The polymerase chain reaction (PCR) tekniği Kary Mullis- 1993 Nobel Kimya ödülü1986 İlk rekombinant aşının insanlarda kullanımı : hepatitis B. İik anti-kanser ilaç üretimi: interferon.1987 İlk genetik modifiye bitki üretim izni: virus- resistant domates. 1994 A.B.D’de ilk kez GDO ürün (domates) satışı.1990 The Human Genome Project 2002 draft version of the human genome Francis Collins, M.D., Ph.D. Director, Human Genome Project1997 Sdolly’nin doğumu , yetişkin hücrelerinden klonlanan ilk hayvan Dolly (1996-2003) as an adult Dolly and her surrogate mother1998 Human embryonic stem cell line2003 SARS (severe acute respiratory syndrome) virus- keşfinden sadece 3 hafta sonra sekansının okunması SARS, Çin’de başlayıp tüm dünyaya hızla yayıldı.2004 Klonlanmış ilk evcil hayvan CopyCat ismi verildi (kısaca Cc).2006 İnsan papillomavirus’e (HPV) karşı FDA onaylı ilk rekombinant aşı üretimihttp://www.genomesonline.org/ cgi-bin/GOLD/bin/gold.cgi 160 Eukaryotic & 1400 Prokaryotic Genomes Have Been Sequenced as of 2010 & 7,000 Genome Projects Ongoing! The Future is Unlimited!Breeding Uses Natural Genetic Variability of Genes As Raw Material - Variability Generated by Mutations Mutations in a Gene That Change Its Chemical Sequence & Slightly Alters Its Function (e.g., fruit size, color)The Early Tomato “Bioengineers” Selected For Large Fruit Size Because it Provided More Food!Farm Animals Were Also “Engineered” By Breeding Wild Relatives Cattle Breeding in Egypt 4,000 Years Ago! Note Trait Variability Manipulating Existing Genetic Variability Brought About By Chance Mutations!2010 YıLıNDA J. CRAIG VENTER ENSTITÜSÜ, ILK SENTETIK BAKTERIYEL GENOMU ÜRETIP , ONU DNASı OLMAYAN BIR BAKTERININ IÇINE ENJEKTE ETTIKLERINI DUYURDU. BÖYLECE SYNTHIA BAKTERISI DÜNYANıN ILK SENTETIK YAŞAM FORMU OLDU. 1960'lı yıllarda somatik hücrelerin birbirleriyle kaynaşabildiklerinin bulunmasıyla, belli bir amaca yönelik çeşitlilik çalışmalarına yön ve hız kazandırmıştır. Genetiğin bir alt dalı olarak gelişen somatik hücre genetiğine dayanarak gen aktarımı çalışmaları somatik hücre düzeyinde, eşeyli üremenin dışındaki yollarla da yapılmaya başlanmıştır. 1970'li yılların başında ise; temel ve teknik bilginin birikimiyle, istenilen amaca uygun gen kombinasyonu yapılası çalışmaları moleküler (nükleik asit) düzeyine indirilmiş ve günümüzde genetik mühendisliği denince akla gelen rekombinant DNA teknolojisinin temelleri atılmıştır. Bu teknoloji genetik mühendisliğindeki en etkili ve çarpıcı gelişmedir.Even Domesticated Pets Were “Engineered” By Breeding Wild Relatives Nature, December 2005 The Dog Genome Has Been Sequenced!The Problem With Breeding the “Old Fashioned Way” Cannot Predict Results!Genetic Engineering is a Technique! How Do Classical Genetic Engineering Methods Differ From Those Using DNA and 21st Century Technologies?Classical vs. Molecular Genetic Engineering Or Many Genes Or Many Cloned or Synthesized GenesThe Era of 21st Century Genomics Will Provide Access to ALL Genes of Every Organism on the Earth Gene + Chromosome = Genome (Winkler, 1920)