Transdukcija (genetika)

Transdukcija (lat. trans = preko + ductus = kanal, usmjerenje; transducere) je proces DNK transfera iz jedne bakterije u drugu putem virusa.^[1] Također se odnosi na proces kojim se strana DNK uvodi u drugu ćeliju preko virusnih vektora. Transdukcikja ne zahtijeva fizički kontakt između ćelije donora DNK i ćelije primatelja DNK (koja se javlja u konjugaciji), a rezistentna je na DNKazu (transformaciji podložna DNKaza). Transdukcija je opći alat kojim se koristi molekulska biologija za stabilno uvođenje stranih gena u genom ćelije domaćina.^[2]^[3]^[4]

Kada je bakteriofag (virusi koji inficiraju bakterije) zarazi bakterijsku ćeliju, njihov normalan način reprodukcije je da se iskoristi DNK replikacija, transkripcija i translacija(biologija) mehanizama domaćinske bakterijske ćelije da produciraju brojne virione, ili potpune virusne čestica, uključujući i virusnu DNK ili RNK i proteinski omotač.

Otkriće i oblici

Prema načinu razmnožavanja bakteriofaga, transdukcija može biti:

opća i
specijalna transdukcija]].
Opća transdukcija je otkrivena 1952., kada su Norton Zinder i Joshua Lederberg registrirali između bakterije Salmonella typhimurium i faga P22. Napravili su cijev u vudu slova je U, čije su stane bile odvojene filtrom, sa porama koje su manje od bakterije. Na svakoj strani te U-cijevi bio je po jedan auksotrofni soj bakterije Salmonella typhimurium. Iako je slojeve dijelila fizička barijera, rekombinacije se ipak dogodila. Nastao je prototrofan (sposoban za rast) soj koji je rastao na minimalnoj podlozi. Zbog enzima koji su mogli razgraditi golu DNK, bila je isključena mogućnost transformacije. Zaključeno je da je samo virus P22, čije su čestice bile u podlozi, ovoljno malih dimenzija za prolaz kroz pore i da je kroz njih prenio genetički materijal iz jedne bakterije u drugu.
Specijalna transdukcija se odnosi na prenos samo ograničenog broja bakterijskih gena iz blizine mjesta gdje je ugrađen profag. Izvodi se pomoću umjerenih (temperiranih) faga.

Litički i lizogeni ciklusi

Transdukcija se događa kroz litičke ili lizogene cikluse.

Ako ima lizogeni ciklus, hromosom faga je integriran (kovalentnom vezom) u bakterijski hromosom, gdje može mirovati tokom hiljada generacija. Ako se na lizogen djeluje UV svjetlom (na primjer), genom faga s e ekscidira iz bakterijskih hromosoma i inicira litički ciklus, koji kulminira u lizi (razgradnji) ćelije, uz oslobađanje čestica faga. Litički ciklus vodi ka proizvodnji novih čestica faga koje nastaju lizom domaćina.

Litički ciklus

Litički ciklus počinje pričvršćivanjem bakteriofaga za površinu bakterije i razlaganjem njenog zida uz pomoć njegovih enzima. Zatim nukleinska kiselina bakteriofaga biva ubrizgana u ćeliju domaćina, a fagni enzimi razlažu bakterijski genom. Ubrzo nakon toga, bakteriofagne nuklinske kiseline se udvajaju i prepisuju u iRNK. Tako se formiraju stotine, pa i hiljade kopija fagne nukleinske kiseline i proteina njegovog omotača. Kada se sve ove komponente spoje, obrazuju bakteriofage koji se, razlaganjem bakterijskog zida pomoću enzima, osobađajuiz ćelije domaćina.

Lizogeni ciklus

Suština lizogenog ciklusa je da se, u zaraženoj bakteriji, nukleinska kiselina faga spaja sa bakterijskom DNK. Tako se se nukleinska kiselina faga udvaja istovremeno sa bakterijskom DNK, što znači da se prenosi u svaku slijedeću generaciju bakterija.

Pokretači litičkog ciklusa u bakterijskoj ćeliji mogu biti određeni spoljašnji faktori koji tako dovode do formiranja bakteriofaga i njihovog izlaska u okolnu sredinu.

Transdukcija u transferu genetičkog materijala

Pakovanje DNK bakteriofaga ima nisku vjernosti i malu parčad bakterijske DNK, a zajedno sa genomom bakteriofaga, može postati upakiran u njegov genom. Istovremeno, neki geni faga su ostavljeni u bakterijskom hromosomu.

Postoje uglavnom tri vrste rekombinacije događaja koji mogu dovesti do ovog inkorporiranja bakterijske DNK u virusnu, što dovodi do dva načina rekombinacije.

Reference

^ Jones E., Hartl D. L. (1998): Genetics: principles and analysis. Jones and Bartlett, Boston, ISBN 0-7637-0489-X.
^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
^ Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-3-4.
^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.

Također pogledajte

Vanjski linkovi

Genetic Transduction na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
Overview at ncbi.nlm.nih.gov
http://www.med.umich.edu/vcore/protocols/RetroviralCellScreenInfection13FEB2006.pdf (transduction protocol)
Generalized and Specialized transduction at sdsu.edu
Generalized vs Specialized Transduction

[1] Jones E., Hartl D. L. (1998): Genetics: principles and analysis. Jones and Bartlett, Boston, ISBN 0-7637-0489-X.

[2] Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.

[3] Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-3-4.

[4] Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.

[1]

[2]

[3]

[4]