Transzdukció

A transzdukció folyamata

A transzdukció az a folyamat, amelynek során az egyik baktériumsejtből a másikba vírus (vagy vírusvektor) közvetítésével DNS jut át. Ilyenkor a vírus fehérjeburkába (kapszidjába) részlegesen vagy teljes mértékben bakteriális DNS csomagolódik. A genetikai anyag átjuttatásának más módozataihoz képest a transzdukcióhoz nem szükséges a sejtek fizikai kontaktusa (mint a konjugáció esetében) és a folyamatot DNS-bontó enzimek nem gátolják (mint a transzformációt). A molekuláris biológiai laboratóriumokban gyakran használt módszer, ha idegen géneket akarnak bevinni egy sejt genomjába.

A transzdukciót Norton Zinder és Joshua Lederberg fedezte fel 1951-ben a Wisconsin–Madison Egyetemen.

A transzdukció feltételei

A baktériumok vírusai, a bakteriofágok szaporodhatnak litikus vagy lizogén módon. AZ első esetben a fertőzés után azonnal elkezdik lemásolni magukat, majd a folyamat végén a baktériumsejt szétesik (lízis), a vírusrészecskék pedig kiszabadulnak. A lizogén életciklusú fágok DNS-e beilleszkedik a gazdabaktérium genomjába és ott akár több ezer sejtosztódáson át inaktívan meglapul, míg valamilyen hatás (pl. UV-fény) nem aktiválja. Ekkor megindul a génjeiről a fehérjetermelés, kivágja magát a bakteriális kromoszómából, sok példányban lemásolja magát és kapszidba csomagolódva, a sejt elpusztításával kiszabadul a külvilágba. Transzdukció mindkét típusú virális életciklusban megtörténhet, de a mechanizmusát illetően két fajtáját különböztetjük meg: az általános és speciális transzdukciót.

Általános transzdukció

Általános transzdukció litikus és lizogén ciklusban is előfordulhat és gyakorlatilag random módon bármely bakteriális gén bekerülhet a vírusburokba. A vírusrészecske (virion) összeszerelődésekor a burokfehérjék néha, tévesen, a gazdasejt DNS-ét csomagolják be, kb. akkora részt, mint a vírusgenom eredeti mérete. A kész vírusrészecske aztán kiszabadul és a burokfehérjék automatikus mechanizmusai révén megfertőzhet egy másik baktériumot. A vírusgének helyett azonban baktériumgének kerülnek a gazdasejtbe, amelyeket az beépíthet a saját genomjába és akár hasznos információkat is tartalmazhatnak (új tápanyagforrást feldolgozó enzimek, antibiotikum-rezisztencia, stb.) Ha a vírus eredetileg egy plazmidot csomagolt be, annak az új sejtben nem kell feltétlenül beilleszkednie a bakteriális genomba, hanem plazmidként másolódhat a citoplazmában is.

Előfordulhat, hogy a fág csomagolása során sérült, részleges vírusgenom kerül a burokba, amit a csomagolási mechanizmus a gazdasejt DNS-ével egészít ki, hogy programja szerint "tele" legyen. Ilyenkor értelemszerűen kevesebb gazdagén kerülhet átvitelre.

Speciális transzdukció

Speciális transzdukció csak lizogén fágok esetében fordul elő, mint pl. az Escherichia coli lambda fágja. A vírusgenom csak megadott helyeken tud integrálódni a gazdakromoszómába. Amikor kiszakad belőle, előfordulhat, hogy ezt hibásan teszi és magával ragadja a környező géneket (pl. a gal gént). A kivágódott fággenom az extra génekkel együtt becsomagolódik egy kapszidba és átkerülhet egy másik baktériumba, ahol ismét beilleszkedik az ottani kromoszómába. A speciális transzdukció tehát csak a fág integrálódási pontja környékén lévő géneket képes átvinni. Sok esetben a hibás kivágódás során a fág génjeinek egy része hátramarad és defektív lesz. Ilyenkor csak egy másik helper vírus segítségével képes beintegrálódni új gazdasejtje kromoszómájába.

A transzdukciót rutinszerűen alkalmazzák a molekuláris biológiai laboratóriumokban új gének bevitelére. A vírusgének nagy részének eltávolításával vírusvektorokat hoznak létre, amelyekbe adott méretű, de bármilyen szekvenciájú DNS illeszthető be, majd a fágburokba csomagolt vektor-DNS nagy hatásfokkal és biztonságosan bevihető a célsejtekbe.

Források

• Baktérium- és fággenetika -IV. Bevezetés a genetikába
• Áttekintés
• Transzdukciós protokoll
• Általános transzdukció
• Speciális transzdukció

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Transduction (genetics) című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.