الرئيسية
أمس في 2:22 pm من طرف amira333
خطوات هندسة الكائنات الحية وراثيا :
أولا : رسم الخرائط الوراثيه
يمكننا تشبيه الخرائط الوراثية بالعرض البياني المركز للمسافات النسبية و لكن معبرا عنها بالاتحادات الجديدة بين جينات المجموعات الارتباطية الواحدة المحمولة في كروموسوم واحد والمقصود برسم الخرائط الوراثية هو تحديد المواقع النسبية لمقاطع المادة الوراثية ( DNA fragments ) المختلفة في المحتوي الوراثي للكائن و تحديد مدي ارتباط هذه المقاطع بالصفات الوراثية سواء الكمية التي تعتمد في توارثها علي العديد من الجينات مثل كمية المحصول آو النوعية التي تعتمد في توارثها علي جين واحد آو عدد قليل من الجينات . و تسمي هذه المقاطع من المادة الوراثية بالجينات وتلعب الخرائط الوراثية دور بارز في برامج التربية و التحسين الوراثي فهي تعتبر المرشد الذي عن طريقة يمكن أن يبدأ المربي برنامجه بخطي ثابتة واثقة آمنة حتى يصل إلي الهدف المنشود في اقصر وقت ممكن . فمثلا إذا استطعنا أن نحدد مقطع أو مقاطع معينة من المادة الوراثية (DNA ) يرتبط ظهوره بوجود صفة اقتصادية هامة مثل المقاومة لمرض معين أو زيادة كمية المحصول .. الخ فيمكن عن طريق أجراء اختبارات علي مستوي (DNA ) باستخدام تقنيات البيولوجيا الجزيئية انتخاب النباتات الحاملة لهذه المقاطع و التي ترشد المربي علي وجود الصفة المرغوبة مباشرة و بدقة مما يمكنه من الوصول إلي الهدف المنشود من برنامج التربية من خلال جيلين أو ثلاثة بدلا من .1 إلي 15 جيلا باتباع الطرق التقليدية .
1. الخرائط الارتباطية
تبنى الفكرة في رسم الخرائط الارتباطية على إنه عند التهجين بين نباتين أو أي كائنين فأن نتائج التلقيحات بين أزواج الاليلات الجينية تكون 50 % تراكيب أبوية و 50 % تراكيب ذات اتحادات جديدة فإذا ما ظهرت النتائج لكثير من 50 % تراكيب أبوية واقل من 50 % اتحادات جديدة دل ذلك على وجود ارتباط لتلك الصفات أو بمعنى وجود الجينات المسئولة عن تلك الصفات على كروموسوم واحد . وحيث إن الاتحادات الجديدة تحدث عند حدوث العبور بين الموقعين التى تقع فيهم الجينات فان احتمال حدوث العبور يتوقف على المسافة التى تفصل بين الجينات على الكروموسوم فلو افترضنا إن الجينات A ,B ,C على نفس الكروموسوم بنفس الترتيب فان المتوقع إن تكون الاتحادات بين A , B تكون اقل من الاتحادات بين A,C لقلة المسافة بين الجين الأول والثاني.
2. الخرائط الهجينية
وهناك تقنيات حديثة تسمى تهجين الأحماض النوويةNucleic acid hybridization and homologies هي طريقة يستدل بها على ترتيب معين أو تسلسل معين من القواعد النيتروجينية أو على جين معين فعند تسخين معلق من DNA مزدوج السلسلة والمحتوى على مجموعة من الجينات الغير معروفة الوظيفة فان الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعدالنيتروجينية تنكسر فتنفصل كلا السلسلتين في كل جين وعند تبريد المعلق المحتوى على DNA فان السلسلتان تعاود الارتباط لان كل منهما يميلان لتكملة بعضهما البعض تماما , فإذا تم خلط DNA من خلية ما مع DNA مصنع أو mRNA مصنع ( حيث يعزل البروتين المسبب لظاهرة فسيولوجية معينة ويتم دراسة تسلسل وترتيب الأحماض الأمينية بها وتعطى تلك البيانات إلى الكمبيوتر لاستنباط وتوقع تسلسل الجين المسئول عن هذا البروتين ثم يقوم جهاز PCR بتكوين شظايا د ن ا أو ر ن ا المتوقع لكن نظرا لوجود عدة احتمالات لتتابع النيوكليتيدات داخل الجين محل الدراسة نظرا لان الشفرة الوراثية للأحماض الأمينية ليست شفرة واحدة فالحمض الأميني له اكثر من شفرة واحدة فإذا ما خلط د ن ا المصنع وحدث الارتباط بين الجين المطلوب البحث عنة مع إحدى جزيئات د ن ا المصنع سمى الناتج Homologous DNA وتسمى تلك التقنية باسم تهجين د ن ا DNA Hybridization ويمكن جعل أحد الأحماض النووية الداخلة في تركيب د ن ا المستخدم في التعرف على الجين مشع Radioactive بذلك يمكن اصطياده ومن طبق البترى الذي يتم تحضينه تحت تبريد لمدة 24 ساعة وعلية لوحة من فلم حساس ليظهر عليها تأثير القواعد المشعة لنتعرف على الجينات التى حدث لها تهجين فيتم عزلها وتنقيتها وإكثارها ثم استخدامها في هندسة نبات آخر.
3. رسم الخرائط الانفصالية الجزئية
تعد خاصية إعادة الاتحاد ذات فائدة في البيولوجيا الجزئية حيث تستخدم في قياس طول الكروموسوم و معرفة عدد النيكلوتيدات حيث إن تحت الظروف القياسية فان الجينوم الأكبر حجما سيأخذ وقتا أطول في إعادة الاتحاد عن الجنيوم الصغيرة و من معرفة الزمن يمكن تحديد الطول و العدد , كما يمكن رسم خريطة لجزئ د ن ا تعتمد على حقيقة إن المناطق المحتوية على T,A تنفصل بمعدل أسرع نتيجة احتوائه على زوجين من الروابط الهيدروجينية عن المناطق المحتوية على G,C نتيجة ارتباطها بثلاث روابط هيدروجينية و يمكن التعرف على هذه المناطق تحت الميكروسكوب الإلكتروني على شكل عروات Loops أو فقاعات Bubbles يمكن قياس المسافات بين العروات أيضا و بين نهاية جزى د ن ا
4. إستخدام الميكروسكوب الإلكترونى في رسم الخرائط الكروموسومية
عند الحصول على طفرة ما في النبات أو الحيوان ونريد التعرف على مكانها لتساعدنا على رسم الخرائط الوراثية يتم عزل د ن ا من كل من النبات الطافر والنبات السليم باستخدام حمام مائي على درجة 100 م وباستخدام مادة قلوية لترفع pH الـ 11.5 فيتم هدم د ن ا إلى سلسلتين منفصلتين وعند خلط د ن ا من كل من النباتين الطافر والسليم يتم إعادة اتحاد السلسلتين ولكن بصورة خليطة ويحدث انبعاج لاحد الخيطين Single Stranded Loops لعدم تمكن الازدواج في الجين الطافر بين أحد السلسلتين السليمة مع السلسلة الطافرة والتي يمكن تحديد مكانها على أي من الكروموسومات وطولها بواسطة الميكروسكوب الإلكتروني .
5. خرائط الانتشار الأنزيمي المقيد
تستخدم فيها أنزيمات القطع المحددة أو أنزيمات الاندونيوكليز التى تقطع جزئ DNA في أماكن محددة عند تتابعات معينة من النيكلوتيدات كما بالجدول التالي حيث قام بتوصيف تلك الأنزيمات العالمان Nathans & Smith وقد حازا على جائزة نوبل عام 1978 لاكتشافهم أنزيمات الاندونيوكليز المقيدة , باستخدام تلك الأنزيمات يمكن تقطيع د ن ا إلى قطع ويمكن تحديد حجم كل قطعة باستخدام نظام التفريد الكهربي بالبولي اكريلاميد أو الاجاروز نظرا لن كل وحدة كروماتيدية سوف تحمل شحنة سالبة والناتجة من مجموعة الفوسفات وعلية فان معدل الهجرة لقطع د ن ا خلال عملية التفريد الكهربي يعطى مقياس دقيق لأطوالها حيث يتناسب معدل الهجرة عكسيا ونسبيا مع طولها , وتصبغ قطع د ن ا بصبغة الاثديوم بروميد حيث ترتبط الصبغة د ن ا وعند تعرضها للأشعة الفوق بنفسجية فيظهر د ن ا عندئذ ذو وميض فلورسنتى فيسل تعينها وتصويرها .
ثانيا: دراسة تتابع النيكلوتيدات داخل الجين :
لمعرفة التركيب المتناهي الدقة للخرائط وذلك بمعرفة تتابع النيكلوتيدات داخل الجين حتى يمكن اختيار أنزيمات القطع المحددة اللازم استخدامها للحصول على الجين المطلوب وهو ما يعرف باسم The ultimate fine structure maps اكتشف Sanger 1976 وزملاءه طريقة إنزيمية ومنهيات لسلسلة د ن ا لإنتاج قطع من د ن ا تكون نهايتها عبارة عن نيكلوتيدات خاصة تحتوى على سكر ريبوزى من نوع خاص هو 2,3 Dideoxyribolose حيث تحتوى ذرة الكربون الثانية والثالثى على ذرة أيدروجين ناقصة لذرتي الأكسجين وبدلا من مجموعة OH على ذرة الكربون الثالثة والضرورية جدا ليستطيع أنزيم بلمرة د ن ا من العمل على اتحاد النيكلوتيدات وتكوين رابطة الاستر بين مجموعة الايدروكسيل بالسكر ومجموعة حمض الفوسفوريك في النيكليتيدة التالية لتتكون سلسلة د ن ا الفردية قبل اتحادها مع مثيلتها لتكوين سلسلتين الـ د ن ا المزدوج الحلزوني.
فإذا عزل جين معين وأردنا معرفة تركيبة الدقيق وترتيب نيكلوتيداتة يتم وضع أجزاء ال DNA لإجراء أربع تفاعلات متوازية لبناء خيط مكمل له بواسطة إنزيمات الاندونيوكليز والتي تقوم بفك حلزون قطع د ن ا ( القالب ) ونسخ صورة مرآة منة باستخدام أربع أنواع من النيكلوتيدات ثلاثة منها نيوكليتيدات عادية والرابعة نيوكلتيدة من نوع 2,3 Dideoxyribolose كمنهيات للتفاعل فيستعمل في التفاعل الأول in vito نيوكليتيدة ddATP وفى التفاعل الثاني نيوكليتيدة ddGTP وفى التفاعل الثالث نيوكليتيدة ddCTP وفى التفاعل الرابع نيوكليتيدة ddTTP وهى ذات نشاط إشعاعي حيث تحتوى على الفسفور 32 المشع فينتج عن التفاعلات قطع من د ن ا لكنها متقطعة دائما عند النهايات المستخدمة وعند فصلها بالتفريد الكهربي بالاكرميد جيل يمكن تعيين موقعهم في الجيل بواسطة الإشعاع سوف ينتج سلما يشير إلى تتابعات النيكلوتيدات وسوف تذهب اقصر القطع إلى أطول مسافة أو اقرب جهة للانود
( الالكتود الموجب ) وستكون كل حزمة تلية محتوية على سلاسل أطول وهكذا يتم قراءة السلم في جيل الاكريلاميد المستعمل في الفصل .
ثالثاً: معالجة الجين المعزول لكى يعبر وراثياً عن نفسه Gene Expression وتكوين الجين الكيميرى
لكي يتم تعبير الجين وراثياً أي نسخ الجين لنفسه وتكوين صورة على شكل mRNA ليتم ترجمتها على الريبوزومات لتكوين البروتين اللازم لإظهار صفة نباتية مرغوبة ( شكل مظهري Phenotype ) يجب أن يتكون هذا الجين من ثلاثة مناطق المنطقة الأولى تسمى الحافز Promoter Sequence فهي التى تساعد في تحديد توقيت عمل الجين وموقع تعبير الجين فهي بمثابة شفرة للجين نفسه تقول له من هنا تبدأ في نسخ الرنا الرسالة أو الرسول ( ابدأ من هنا ) والمنطقة الثانية هي منطقة التشفير وهى تحمل معلومات تحدد طبيعة البروتين الذي يشفره الجين structure gene وأخيرا المنطقة الثالثة والتي يطلق عليها منطقة تعدد الادننة (Ploy adenylation) poly-A وهى المسئولة عن إنهاء عمل نسخة ال mRNA الرسول RNA transcript Messenger على الوجه الصحيح وكنها تقول للجين أنهى عملية النسخ هنا .
ولحسن الحظ أن أمام المهندس الوراثي حرية واسعة في مزج هذه المناطق والموائمة بينهما وتجميعهما من جينات مختلفة لتنتج ما يسمى بالجينات الكيميرية Chimeric gene ويذلك أمكن لمهندسي الوراثة اختيار محفزات متباينة فأمكنهم توجيه تعبير الجين إلى أعضاء بذاتها مثل الأوراق أو البذور أو الجذور أو الدرنات بل إلى أنماط بذاتها من الخلايا داخل النسيج الواحد .
تصميم الجين الكيميرية من جينات كائنات مختلفة فالمحفز من فيروس نباتي ومنطقة التشفير من بكتريا الاشيريشيا كولاى وموقع تعدد الادننة Poly A من الاجروبكتيريم ثم يتم الإيلاج في خلية نباتية تقوم بنسخ mRNA لتترجمه الريبوسومات esRibosom لتنتج البروتينات
أولا : رسم الخرائط الوراثيه
يمكننا تشبيه الخرائط الوراثية بالعرض البياني المركز للمسافات النسبية و لكن معبرا عنها بالاتحادات الجديدة بين جينات المجموعات الارتباطية الواحدة المحمولة في كروموسوم واحد والمقصود برسم الخرائط الوراثية هو تحديد المواقع النسبية لمقاطع المادة الوراثية ( DNA fragments ) المختلفة في المحتوي الوراثي للكائن و تحديد مدي ارتباط هذه المقاطع بالصفات الوراثية سواء الكمية التي تعتمد في توارثها علي العديد من الجينات مثل كمية المحصول آو النوعية التي تعتمد في توارثها علي جين واحد آو عدد قليل من الجينات . و تسمي هذه المقاطع من المادة الوراثية بالجينات وتلعب الخرائط الوراثية دور بارز في برامج التربية و التحسين الوراثي فهي تعتبر المرشد الذي عن طريقة يمكن أن يبدأ المربي برنامجه بخطي ثابتة واثقة آمنة حتى يصل إلي الهدف المنشود في اقصر وقت ممكن . فمثلا إذا استطعنا أن نحدد مقطع أو مقاطع معينة من المادة الوراثية (DNA ) يرتبط ظهوره بوجود صفة اقتصادية هامة مثل المقاومة لمرض معين أو زيادة كمية المحصول .. الخ فيمكن عن طريق أجراء اختبارات علي مستوي (DNA ) باستخدام تقنيات البيولوجيا الجزيئية انتخاب النباتات الحاملة لهذه المقاطع و التي ترشد المربي علي وجود الصفة المرغوبة مباشرة و بدقة مما يمكنه من الوصول إلي الهدف المنشود من برنامج التربية من خلال جيلين أو ثلاثة بدلا من .1 إلي 15 جيلا باتباع الطرق التقليدية .
1. الخرائط الارتباطية
تبنى الفكرة في رسم الخرائط الارتباطية على إنه عند التهجين بين نباتين أو أي كائنين فأن نتائج التلقيحات بين أزواج الاليلات الجينية تكون 50 % تراكيب أبوية و 50 % تراكيب ذات اتحادات جديدة فإذا ما ظهرت النتائج لكثير من 50 % تراكيب أبوية واقل من 50 % اتحادات جديدة دل ذلك على وجود ارتباط لتلك الصفات أو بمعنى وجود الجينات المسئولة عن تلك الصفات على كروموسوم واحد . وحيث إن الاتحادات الجديدة تحدث عند حدوث العبور بين الموقعين التى تقع فيهم الجينات فان احتمال حدوث العبور يتوقف على المسافة التى تفصل بين الجينات على الكروموسوم فلو افترضنا إن الجينات A ,B ,C على نفس الكروموسوم بنفس الترتيب فان المتوقع إن تكون الاتحادات بين A , B تكون اقل من الاتحادات بين A,C لقلة المسافة بين الجين الأول والثاني.
2. الخرائط الهجينية
وهناك تقنيات حديثة تسمى تهجين الأحماض النوويةNucleic acid hybridization and homologies هي طريقة يستدل بها على ترتيب معين أو تسلسل معين من القواعد النيتروجينية أو على جين معين فعند تسخين معلق من DNA مزدوج السلسلة والمحتوى على مجموعة من الجينات الغير معروفة الوظيفة فان الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعدالنيتروجينية تنكسر فتنفصل كلا السلسلتين في كل جين وعند تبريد المعلق المحتوى على DNA فان السلسلتان تعاود الارتباط لان كل منهما يميلان لتكملة بعضهما البعض تماما , فإذا تم خلط DNA من خلية ما مع DNA مصنع أو mRNA مصنع ( حيث يعزل البروتين المسبب لظاهرة فسيولوجية معينة ويتم دراسة تسلسل وترتيب الأحماض الأمينية بها وتعطى تلك البيانات إلى الكمبيوتر لاستنباط وتوقع تسلسل الجين المسئول عن هذا البروتين ثم يقوم جهاز PCR بتكوين شظايا د ن ا أو ر ن ا المتوقع لكن نظرا لوجود عدة احتمالات لتتابع النيوكليتيدات داخل الجين محل الدراسة نظرا لان الشفرة الوراثية للأحماض الأمينية ليست شفرة واحدة فالحمض الأميني له اكثر من شفرة واحدة فإذا ما خلط د ن ا المصنع وحدث الارتباط بين الجين المطلوب البحث عنة مع إحدى جزيئات د ن ا المصنع سمى الناتج Homologous DNA وتسمى تلك التقنية باسم تهجين د ن ا DNA Hybridization ويمكن جعل أحد الأحماض النووية الداخلة في تركيب د ن ا المستخدم في التعرف على الجين مشع Radioactive بذلك يمكن اصطياده ومن طبق البترى الذي يتم تحضينه تحت تبريد لمدة 24 ساعة وعلية لوحة من فلم حساس ليظهر عليها تأثير القواعد المشعة لنتعرف على الجينات التى حدث لها تهجين فيتم عزلها وتنقيتها وإكثارها ثم استخدامها في هندسة نبات آخر.
3. رسم الخرائط الانفصالية الجزئية
تعد خاصية إعادة الاتحاد ذات فائدة في البيولوجيا الجزئية حيث تستخدم في قياس طول الكروموسوم و معرفة عدد النيكلوتيدات حيث إن تحت الظروف القياسية فان الجينوم الأكبر حجما سيأخذ وقتا أطول في إعادة الاتحاد عن الجنيوم الصغيرة و من معرفة الزمن يمكن تحديد الطول و العدد , كما يمكن رسم خريطة لجزئ د ن ا تعتمد على حقيقة إن المناطق المحتوية على T,A تنفصل بمعدل أسرع نتيجة احتوائه على زوجين من الروابط الهيدروجينية عن المناطق المحتوية على G,C نتيجة ارتباطها بثلاث روابط هيدروجينية و يمكن التعرف على هذه المناطق تحت الميكروسكوب الإلكتروني على شكل عروات Loops أو فقاعات Bubbles يمكن قياس المسافات بين العروات أيضا و بين نهاية جزى د ن ا
4. إستخدام الميكروسكوب الإلكترونى في رسم الخرائط الكروموسومية
عند الحصول على طفرة ما في النبات أو الحيوان ونريد التعرف على مكانها لتساعدنا على رسم الخرائط الوراثية يتم عزل د ن ا من كل من النبات الطافر والنبات السليم باستخدام حمام مائي على درجة 100 م وباستخدام مادة قلوية لترفع pH الـ 11.5 فيتم هدم د ن ا إلى سلسلتين منفصلتين وعند خلط د ن ا من كل من النباتين الطافر والسليم يتم إعادة اتحاد السلسلتين ولكن بصورة خليطة ويحدث انبعاج لاحد الخيطين Single Stranded Loops لعدم تمكن الازدواج في الجين الطافر بين أحد السلسلتين السليمة مع السلسلة الطافرة والتي يمكن تحديد مكانها على أي من الكروموسومات وطولها بواسطة الميكروسكوب الإلكتروني .
5. خرائط الانتشار الأنزيمي المقيد
تستخدم فيها أنزيمات القطع المحددة أو أنزيمات الاندونيوكليز التى تقطع جزئ DNA في أماكن محددة عند تتابعات معينة من النيكلوتيدات كما بالجدول التالي حيث قام بتوصيف تلك الأنزيمات العالمان Nathans & Smith وقد حازا على جائزة نوبل عام 1978 لاكتشافهم أنزيمات الاندونيوكليز المقيدة , باستخدام تلك الأنزيمات يمكن تقطيع د ن ا إلى قطع ويمكن تحديد حجم كل قطعة باستخدام نظام التفريد الكهربي بالبولي اكريلاميد أو الاجاروز نظرا لن كل وحدة كروماتيدية سوف تحمل شحنة سالبة والناتجة من مجموعة الفوسفات وعلية فان معدل الهجرة لقطع د ن ا خلال عملية التفريد الكهربي يعطى مقياس دقيق لأطوالها حيث يتناسب معدل الهجرة عكسيا ونسبيا مع طولها , وتصبغ قطع د ن ا بصبغة الاثديوم بروميد حيث ترتبط الصبغة د ن ا وعند تعرضها للأشعة الفوق بنفسجية فيظهر د ن ا عندئذ ذو وميض فلورسنتى فيسل تعينها وتصويرها .
ثانيا: دراسة تتابع النيكلوتيدات داخل الجين :
لمعرفة التركيب المتناهي الدقة للخرائط وذلك بمعرفة تتابع النيكلوتيدات داخل الجين حتى يمكن اختيار أنزيمات القطع المحددة اللازم استخدامها للحصول على الجين المطلوب وهو ما يعرف باسم The ultimate fine structure maps اكتشف Sanger 1976 وزملاءه طريقة إنزيمية ومنهيات لسلسلة د ن ا لإنتاج قطع من د ن ا تكون نهايتها عبارة عن نيكلوتيدات خاصة تحتوى على سكر ريبوزى من نوع خاص هو 2,3 Dideoxyribolose حيث تحتوى ذرة الكربون الثانية والثالثى على ذرة أيدروجين ناقصة لذرتي الأكسجين وبدلا من مجموعة OH على ذرة الكربون الثالثة والضرورية جدا ليستطيع أنزيم بلمرة د ن ا من العمل على اتحاد النيكلوتيدات وتكوين رابطة الاستر بين مجموعة الايدروكسيل بالسكر ومجموعة حمض الفوسفوريك في النيكليتيدة التالية لتتكون سلسلة د ن ا الفردية قبل اتحادها مع مثيلتها لتكوين سلسلتين الـ د ن ا المزدوج الحلزوني.
فإذا عزل جين معين وأردنا معرفة تركيبة الدقيق وترتيب نيكلوتيداتة يتم وضع أجزاء ال DNA لإجراء أربع تفاعلات متوازية لبناء خيط مكمل له بواسطة إنزيمات الاندونيوكليز والتي تقوم بفك حلزون قطع د ن ا ( القالب ) ونسخ صورة مرآة منة باستخدام أربع أنواع من النيكلوتيدات ثلاثة منها نيوكليتيدات عادية والرابعة نيوكلتيدة من نوع 2,3 Dideoxyribolose كمنهيات للتفاعل فيستعمل في التفاعل الأول in vito نيوكليتيدة ddATP وفى التفاعل الثاني نيوكليتيدة ddGTP وفى التفاعل الثالث نيوكليتيدة ddCTP وفى التفاعل الرابع نيوكليتيدة ddTTP وهى ذات نشاط إشعاعي حيث تحتوى على الفسفور 32 المشع فينتج عن التفاعلات قطع من د ن ا لكنها متقطعة دائما عند النهايات المستخدمة وعند فصلها بالتفريد الكهربي بالاكرميد جيل يمكن تعيين موقعهم في الجيل بواسطة الإشعاع سوف ينتج سلما يشير إلى تتابعات النيكلوتيدات وسوف تذهب اقصر القطع إلى أطول مسافة أو اقرب جهة للانود
( الالكتود الموجب ) وستكون كل حزمة تلية محتوية على سلاسل أطول وهكذا يتم قراءة السلم في جيل الاكريلاميد المستعمل في الفصل .
ثالثاً: معالجة الجين المعزول لكى يعبر وراثياً عن نفسه Gene Expression وتكوين الجين الكيميرى
لكي يتم تعبير الجين وراثياً أي نسخ الجين لنفسه وتكوين صورة على شكل mRNA ليتم ترجمتها على الريبوزومات لتكوين البروتين اللازم لإظهار صفة نباتية مرغوبة ( شكل مظهري Phenotype ) يجب أن يتكون هذا الجين من ثلاثة مناطق المنطقة الأولى تسمى الحافز Promoter Sequence فهي التى تساعد في تحديد توقيت عمل الجين وموقع تعبير الجين فهي بمثابة شفرة للجين نفسه تقول له من هنا تبدأ في نسخ الرنا الرسالة أو الرسول ( ابدأ من هنا ) والمنطقة الثانية هي منطقة التشفير وهى تحمل معلومات تحدد طبيعة البروتين الذي يشفره الجين structure gene وأخيرا المنطقة الثالثة والتي يطلق عليها منطقة تعدد الادننة (Ploy adenylation) poly-A وهى المسئولة عن إنهاء عمل نسخة ال mRNA الرسول RNA transcript Messenger على الوجه الصحيح وكنها تقول للجين أنهى عملية النسخ هنا .
ولحسن الحظ أن أمام المهندس الوراثي حرية واسعة في مزج هذه المناطق والموائمة بينهما وتجميعهما من جينات مختلفة لتنتج ما يسمى بالجينات الكيميرية Chimeric gene ويذلك أمكن لمهندسي الوراثة اختيار محفزات متباينة فأمكنهم توجيه تعبير الجين إلى أعضاء بذاتها مثل الأوراق أو البذور أو الجذور أو الدرنات بل إلى أنماط بذاتها من الخلايا داخل النسيج الواحد .
تصميم الجين الكيميرية من جينات كائنات مختلفة فالمحفز من فيروس نباتي ومنطقة التشفير من بكتريا الاشيريشيا كولاى وموقع تعدد الادننة Poly A من الاجروبكتيريم ثم يتم الإيلاج في خلية نباتية تقوم بنسخ mRNA لتترجمه الريبوسومات esRibosom لتنتج البروتينات