Трансдукція - це що таке?
Відео: ШОК! Що це таке ? + 18 - прислали не те! посилка з Китаю з Aliexpress.ru
Трансформація і трансдукція були описані в різний час. Остання була відкрита в 1952 р У статті розглянемо, які існують види трансдукції, якими особливостями вони володіють і де використовується це явище.
перші дослідження
У студентські роки М. Ціндер, працюючи в лабораторії Ледербергом, займався вивченням наявності кон`югації у Salmonella typhimurium. Він використовував 20 моноауксотрофних її штамів. При попарном їх змішуванні вчений намагався виявити прототрофное потомство. У 9 випадках з 79 комбінацій були виявлені клони таких клітин. У зв`язку з тим, що жоден з первинних штамів не утворювалися репертантов на мінімальному середовищі, Цингер зробив висновок про те, що між ними здійснюється кон`югація, під час якої передається спадкова інформація.
Щоб підтвердити гіпотезу, разом з Ледербергом він повторив експеримент Девіса з використанням U-подібної пробірки, розділеної фільтром зі скла, що не пропускали клітини мікроорганізмів. У дослідженні використовувалися штами Salmonella typhimurium 2Ahis- і 22Atrp-. В одну гілку пробірки вносилася культура штаму 22А, в іншу - 2А. Обидві були в концентрації 1•108 кл / мл. Після періоду інкубації в частині з вмістом штаму 22А були виявлені прототрофние клітини. Вони утворювалися з частотою 1•10-5. В іншій гілці пробірки прототрофние клітини були відсутні.
Відео: ... А що це взагалі було зараз?
Результати експерименту не підтвердили гіпотезу про Кон`югаційні перенесення інформації у штамів 22А і 2А.
Трансдукція: досвід
При подальшій перевірці було виявлено, що штам 22А інфікований фагом Р22. Він здатний заражати і лизировать клітини Salmonella typhimurium 2А. Проникнувши через фільтр, він інфікував клітини, репродукувати і розчиняв їх. Разом з цим відбувалося вивільнення фільтруючого агента (як його назвали Ледербергом і Цингер). Він, в свою чергу, проникав через скло. Під впливом фільтруючого агента деякі клітини в штамі 22А набували специфічні спадкові ознаки. Вони були аналогічні тим, які були присутні в штамі 2А, з якого виділявся ФА.
Зокрема виявилася здатність до синтезу триптофану. Було визначено, що активність фільтруючого агента не губиться в процесі обробки його ДНКаза. Це виключало можливість трансформації. При цьому встановлено, що властивості фільтруючого агента ідентичні характеристикам фага Р22. З цього був зроблений висновок, що останній переносить інформацію від штаму 22А до 2А, що виступало в якості доказу спадкової ролі нуклеїнових кислот.
Трансдукція як поняття було введено для позначення цього явища передачі генетичних даних.
специфіка процесу
Трансдукція - це специфічне явище, при якому здійснюється перенесення генетичної інформації від клітини-донора до клітини-реципієнта за допомогою фага. Воно засноване на тому, що в ході розмноження фагів можуть формуватися їх частки. Разом з ДНК або замість неї вони включають і інші фрагменти і були названі трансдуцірующімі. За своїм адсорбційним властивостям і морфології вони аналогічні звичайним фагів віріони. Однак якщо вони інфікують нові клітини, відбувається передача генетичних детермінантів минулого господаря. Механізм трансдукції, таким чином, полягає в наступному. Для передачі генетичних детермінантів необхідно провести розмноження фага на клітинах штамів-донора. Після цього слід отриманий фаголізатов ввести в клітини реципієнта. Вибір трансдуктантом здійснюється на селективних середовищах. У них вихідні клітини-реципієнти рости не можуть.
Класифікація
При вивченні явища було встановлено, що одні фаги мають здатність передавати різні гени, а інші - тільки конкретні. Відповідно до цього, виділяється два типи перенесення даних:
- генералізована трансдукция. це явище передбачає передачу будь-якого фрагмента хромосоми.
- Специфічний перенесення. В цьому випадку передаються тільки певні гени.
Відео: ЩО ЦЕ ОЗНАЧАЄ? (Пранк)
Неспецифічний (генералізований) процес
Якими особливостями в цьому випадку має трансдукция? це явище має місце при наявності вірусу, який виступає тільки в якості переносника матеріалу. Один з них - згаданий фаг Р22. З ним працювали Ледербергом і Цингер. Крім цього, фаги, якими здійснюється генералізована трансдукция, - це PBS1 B. Subtilis, Р1 E. Coli і ін. Процес протікає за участю дефектних їх часток. Формування цих елементів відбувається при репродукції фагів в супроводі розпаду бактеріальної хромосомної ДНК. Необхідно відзначити, що їх утворення може мати місце і при литическом розвитку, і після індукції профага. У певну кількість частинок при цьому упаковується бактеріальна ДНК. Величина її фрагментів не більш розміру головки. При цьому упаковуватися можуть різні частини бактеріальної хромосоми. Фагові частки, які несуть фрагменти ДНК, називаються дефектними.
рекомбінація
Якщо фаголізатов, в якому присутні як нормальні, так і трансдуцірующіе фрагменти, обробити клітини реципієнтного штаму, то інфікування їх нормальним фагом призводить зазвичай до лізису (розчиненню). Але деякі клітини заражають дефектні компоненти. У структури надходять короткі частини двунітевой ДНК від донора. При цьому ціркулярізаціі не відбувається. Іншими словами, лінійні фрагменти від ДНК донора рекомбинируют з ДНК від реципієнта. Цей процес контролюється recA-геном. Таким чином, він є загальну гомологичную рекомбінацію, яка здійснюється за допомогою реципрокного (взаємного) обміну відповідними гомологічними частинами.
специфічний процес
Трансдукція цього типу була виявлена в 1956 р Її особливістю є те, що кожен фаг передає дуже обмежену, певну область хромосоми. Якщо при неспецифічної трансдукції фаг - "пасивний" переносник генетичного матеріалу, а рекомбінація протікає по загальним закономірностям, то в цьому випадку він не тільки передає інформацію, а й забезпечує її входження в хромосому. Найвідомішим прикладом виступає процес, здійснюваний фагом &lambda-. Він здатний інфікувати клітини E. Coli з подальшою інтеграцією ДНК в геном. Цей помірний фаг при лізогенезаціі бактерій при сайт-специфічної рекомбінації (при якій здійснюється розрив і перехресне з`єднання ланцюгів молекули) вбудовується в хромосому виключно на одній ділянці - між bio- і gal-локусами. Імовірно, це обумовлюється "неправильним" формуванням петлі в ході дезінтеграції профага. Внаслідок цього область геному, прилегла до нього, вищепляются зі структури хромосоми і переходить до складу вільного фага. Вбудований матеріал здатний замістити до 1/3 генетичної інформації. Після упаковки ДНК фага формуються дефектні частинки.
напрями використання
Трансдукція бактерій може застосовуватися:
- При конструюванні штамів певного генотипу, ізогенних, зокрема. В цьому випадку невелика величина переданих частинок забезпечує перевагу трансдукціонного процесу перед Кон`югаційні. Ізогенні штами, сформовані за допомогою генералізаціонной передачі матеріалу, відрізняються тільки по тій ділянці хромосоми, який переноситься дефектним фагом.
- Для точного картування генів бактерій, встановлення порядку їх розміщення в оперон, тонкої структури деяких детермінант. Це здійснюється за допомогою комплементаціонного тесту. Встановлено, що для синтезування певних продуктів потрібна робота кількох генів. Наприклад, процес визначається компонентами структур а й b. Припустимо, є 2 фенотипически аналогічних мутанта, які нездатні до синтезу ферменту. При цьому невідомо, чи відрізняються вони генетично. Для ідентифікації генотипу здійснюється трансдукция, тобто розмноження фага на клітинах в одній популяції з наступним зараженням елементів другої. Якщо при виведенні на селективну середу утворюються і великі і маленькі колонії трансдукантов, робиться висновок, що локалізація мутацій знаходиться в різних генах.
- При трансдуцірованіі плазмідов і коротких фрагментів хромосом донора.
додатково
У літературі часто використовується також таке поняття, як "сигнальна трансдукція". Вона являє собою передачу сигналу. Процес відбувається за певною схемою. Спочатку зовнішній агент вступає у взаємодію з клітинним рецептором. Після цього активується ефекторна молекула. Вона розташовується в мембрані і відповідає за утворення вторинних посередників. Їх генерація сприяє активації білків-мішеней. Вони, в свою чергу, запускають наступних посередників.
