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. Циндер, працюючи в лабораторії Ледерберга, займався вивченням наявності кон'югації у Salmonella typhimurium. Він використовував 20 моноауксотрофних її штамів. При попарном їх змішуванні вчений намагався виявити прототрофное потомство. 9 випадках з 79 комбінацій були виявлені клони таких клітин. У зв'язку з тим, що жоден з первинних штамів не утворював репертантов на мінімальному середовищі, Цінгер 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-образної пробірки, розділеної фільтром зі скла, не пропускавшим 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. Результати експерименту не підтвердили гіпотезу про конъюгационном перенесення інформації у штамів 22А і 2А.

Трансдукція: досвід

При подальшій перевірці було виявлено, що штам 22А інфікований фагом Р22. Він здатний заражати і лізувати клітини Salmonella typhimurium 2А. Проникнувши через фільтр, він інфікував клітини, репродуцировался і розчиняв їх. Разом з цим відбувалося вивільнення фільтруючого агента (як його назвали Ледербергом і Цінгер). Він, у 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 втрачається в процесі обробки його ДНКазой. Це виключало ймовірність 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 запроваджено 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 при 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 трансдуцирующими. За своїм адсорбційним властивостями і морфології вони аналогічні звичайним фаговим вирионам. 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 штаммо-донора. Після цього слід отриманий фаголизат ввести в клітини реципієнта. Вибір трансдуктантов здійснюється на селективних середовищах. У них вихідні клітини-реципієнти рости не можуть.

Специфічний процес

Трансдукція цього типу була виявлена у 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 за загальним закономірностям, то в цьому випадку він не тільки передає інформацію, а й забезпечує її входження у хромосому. Найвідомішим прикладом виступає процес, здійснюваний фагом ?. Він здатний інфікувати клітини E. Coli з подальшою інтеграцією ДНК в геном. Цей помірний фаг при лизогенезации бактерій при сайт-специфічної рекомбінації (при якій здійснюється розрив і перехресне з'єднання ланцюгів молекули) вбудовується в хромосому виключно на одній ділянці між bio - та gal-локусами. Імовірно, це обумовлюється неправильним формуванням петлі в ході дезінтеграції профага. Внаслідок цього область геному, що прилягає до нього, вищепляется з структури хромосоми і переходить до складу вільного фага. Вбудовуваний матеріал здатний замінити до 1/3 генетичної інформації. Після упаковки ДНК фага формуються дефектні частинки.

Напрями використання

Трансдукція бактерій може застосовуватися:

При конструюванні штамів певного генотипу, изогенних, зокрема. У цьому випадку невелика величина передаються частинок забезпечує перевагу трансдукционного процесу перед конъюгационним. Изогенние штами, сформовані з допомогою генерализационной передачі матеріалу, відрізняються тільки по тій ділянці хромосоми, який переноситься дефектним фагом.

Для точного картування генів бактерій, встановлення порядку їх розміщення в оперонах, тонкої структури деяких детермінант. Це здійснюється за допомогою комплементационного тесту. Встановлено, що для синтезу певних продуктів потрібна робота декількох генів. Наприклад, процес визначається компонентами структур а і b. Припустимо, є 2 фенотипічно аналогічних мутанта, які нездатні до синтезу ферменту. При цьому невідомо, чи вони відрізняються генетично. Для ідентифікації генотипу здійснюється трансдукція, тобто розмноження фага на клітинах в одній популяції з подальшим зараженням елементів другий. Якщо при виведенні на селективну середу утворюються і великі і маленькі колонії трансдукантов, робиться висновок, що локалізація мутацій знаходиться в різних генах.

При трансдуцировании плазмідів і коротких фрагментів хромосом донора.

Додатково

У літературі часто використовується таке поняття, як "сигнальна трансдукція". Вона являє собою передачу сигналу. Процес проходить за певною схемою. Спочатку зовнішній агент вступає у взаємодію з клітинним рецептором. Після цього активується еффекторная молекула. Вона розташовується в мембрані і відповідає за утворення вторинних посередників. Їх генерація сприяє активації білків-мішеней. Вони, у свою чергу, запускають наступних посередників.