5 Biotecnologie innovative e ingegneria genetica

Parte 1 Agroambiente, Sostenibilità e Produzioni 118 Biotecnologie innovative e ingegneria genetica 5 La scoperta della doppia elica del DNA fatta da Watson e Crick che per questo nel 1953 furono insigniti del premio Nobel, ha dato il via negli anni successivi a una serie di tecnologie in grado di trasferire ad alcuni viventi la capacità, ereditaria, di sintetizzare sostanze utili per la medicina, l agricoltura e l industria. Nell insieme tali tecnologie costituiscono l ingegneria genetica, un processo di modificazione del DNA che si svolge con una sequenza di più momenti [ 35 ]: 1. Identificare il gene: esso produce una determinata proteina, tale operazione è forse la parte più complessa del processo ed è resa possibile dall intervento di un enzima, la trascrittasi inversa, che, a partire dall mRNA corrispondente al gene desiderato, consente di costruire una molecola di DNA duplex o cDNA sulla quale sarà facile lavorare [ 36 ]. 2. Isolare il gene: l isolamento avviene grazie a particolari forbici molecolari dette enzimi di restrizione Batterio ricombinante Gene identificato Cellula donatrice Nuova proteina 35 Schematizzazione delle fasi in cui il gene, identificato e isolato, viene inserito in un altra cellula che produrrà una nuova proteina. (endonuocleasi) presenti normalmente nei batteri che li utilizzano per tagliare il DNA dei batteriofagi e restringere così la loro aggressività. Gli enzimi di restrizione sono stati scoperti negli anni 60 del secolo scorso. Essi sono in grado di riconoscere specifiche sequenze di 4-6 basi azotate leggendole in entrambi i sensi senza cambiare il significato (sono cioè dei palindromi) e sono in grado di tagliarle e di frammentare il DNA in modo determinato. Le estremità tagliate vengono di nuovo saldate assieme per mezzo di altri enzimi colla chiamati ligasi [ 37 ]. 3. Trasferire il gene: il trasferimento di frammenti di DNA estraneo nelle cellule batteriche avviene per mezzo di un vettore, un altra struttura di DNA in grado di penetrare nel batterio. I vettori più frequentemente utilizzati sono plasmidi, batteriofagi (virus capaci di penetrare all interno dei batteri) e virus (per le cellule animali). I plasmidi sono strutture genetiche tipiche dei batteri e sono costituiti da segmenti di DNA chiusi ad anello capaci di duplicarsi autonomamente e migrare da un batterio a un altro. Il tratto di cromosoma batterico che va a formare i plasmidi è caratterizzato dall avere alle estremità sequenze simmetriche di nucleotidi che si riconoscono e si attraggono formando un anello che si apre per azione degli enzimi di restrizione. Di solito fra i geni che compongono i plasmidi ci sono anche quelli della resistenza agli antibiotici, che permetteranno di capire se è avvenuta la penetrazione nel batterio. 4. Produrre i batteri ricombinanti: quando il vettore viene mescolato con i batteri o con le cellule vi penetra e ne diventa parte integrante. I nuovi batteri, che contengono DNA di diversa origine cDNA (DNA duplex) [ 38 ] vengono chiamati batteri o cellule ricombinanti. Enzimi di restrizione G G G DNA Trascrittasi inversa C C C A T T A A T G C C G C G A T T A mRNA A9 A0 Enzimi di restrizione B B0 Ligasi A9 + B9 cDNA 36 Identificazione del gene sulla catena nucleotidica e formazione del DNA duplex. 0110.Parte1_Cap_04.indd 118 A 37 Visualizzazione del processo di isolamento del gene con gli enzimi di restrizione e successiva saldatura con l utilizzo della ligasi. 14/04/21 10:40

Agricoltura sostenibile, biologica e difesa delle colture
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