Transduktion (från latin transductio- rörelse) är processen att överföra DNA mellan celler med hjälp av virus [1] [2] . Ett exempel på transduktion är överföring av bakteriellt DNA från en cell till en annan av en bakteriofag . Generell transduktion används inom bakteriell genetik för genomkartläggning . Både tempererade och virulenta fager är kapabla till transduktion , de senare förstör dock bakteriepopulationen , så transduktion med deras hjälp är av liten betydelse vare sig i naturen eller i forskning.
Transduktion beskrevs av Norton Zinder och Joshua Lederberg 1952 i Salmonella [3] . De observerade återställandet av normala fenotyper i auxotrofa stammar , och bevisade att endast ett virus kunde utföra överföringen av genetiskt material [4] .
Transduktion är den fagförmedlade överföringen av DNA mellan bakterieceller. Nyckelsteget i denna process är packningen av det överförda DNA:t i huvudet på fagen under den lytiska fasen av dess livscykel , det vill säga när cellen dör, frigör viruspartiklar utåt . Under monteringen av virala partiklar kommer som regel dess eget DNA in i fagens huvud, men ibland uppstår fel när fragment av bakteriellt DNA kommer in i fagens huvud, som till exempel kan bildas under förstörelsen av bakteriell kromosom orsakad av fagen . Fagpartiklar som innehåller fragment av bakteriellt DNA kallas transducerande partiklar. De kan infektera celler som normala fager, eftersom de har alla gener som behövs för detta . När en fag, efter att ha fäst sig till en cell, injicerar sitt genomiska DNA i den, injicerar den också det bakteriella DNA som finns i dess huvud [5] . Märkligt nog är transduktion också möjlig under den lytiska cykeln [6] .
Alla fager är inte kapabla till transduktion. Endast de fager är kapabla till det som orsakar fragmentering av bakteriellt genomiskt DNA till fragment av rätt storlek för att passa in i kapsiden . Ibland är det inte bakteriens genomiska DNA som kommer in i virionet, utan plasmiden , som efter att ha kommit in i nästa infekterade cell kommer att fortsätta att fördubblas. Genomfragment som bärs av fager är å andra sidan oförmögna till replikering ; deras fördubbling är möjlig endast om de kan integreras i kromosomen hos mottagarbakterien [5] . Om ett fragment av bakteriegenomet förblir fritt, kommer det under flera generationer att falla in i en av dottercellerna under delning ; sådan transduktion kallas abortiv [7] [8] .
När fager går från den lysogena till den lytiska fasen av livscykeln och klipps ut från värdgenomet, tar de ibland med sig små portioner av bakteriellt DNA. Eftersom i dessa fall mängden bakteriellt DNA som har kommit in i viruspartikeln är mycket liten och begränsas av en eller flera gener, kallas sådan transduktion specialiserad [5] . Således kan λ-fagen av E. coli Escherichia coli transducera endast två gener: gal , som är ansvarig för assimileringen av galaktos , och bio , involverad i syntesen av biotin . Ibland kan så kallade heterogena celler uppstå, det vill säga celler där genen som bärs av någon fag finns både i fri form och som en del av genomet [7] .
Transduktion användes för att kartlägga generna hos bakteriella kromosomer. Metoden bygger på att bakteriella DNA-fragment som överförs under transduktion är ganska stora och kan innehålla ett antal gener, så nära belägna gener kan överföras samtidigt under transduktion (samtransduktion). Ju färre gener som är kopplade , desto mindre samtransduktion observeras. Baserat på denna information är det möjligt att återställa ordningen för generna på bakteriekromosomen [8] .
| Mikrobiologi : Bakterier | |
|---|---|
| Patogena bakterier |
|
Mänsklig mikroflora |
|
| Substratspecificitet _ | |
| Andetag | |
| Genetik och reproduktion | |
| vilande former |
|
| se även | |