Baktēriju transformācija
Molekulārajā bioloģijā transformācija ir šūnas ģenētiska pārveidošana, tieši uzņemot un izpaužot DNS no tās apkārtnes.
Dažām baktēriju sugām transformācija notiek dabiski, un to var veikt arī mākslīgi. Baktērijas, kuras var transformēties dabiski vai mākslīgi, sauc par kompetentām.
Transformācija ir viens no trim procesiem, ar kuru palīdzību baktēriju šūnās var ievadīt ārēju ģenētisko materiālu. Pārējie divi ir konjugācija (ģenētiskā materiāla pārnese starp divām bakteriālām šūnām tiešā kontaktā) un transdukcija (svešas DNS ievadīšana saimniekorganismā ar bakteriofāgu).
Transformāciju var izmantot arī, lai aprakstītu jauna ģenētiskā materiāla ievietošanu šūnās, kas nav baktēriju šūnas, piemēram, dzīvnieku un augu šūnās. Svešas DNS ievietošanu eikarijotu šūnās parasti sauc par "transfekciju".
Vēsture
Transformāciju pirmo reizi 1928. gadā pierādīja britu bakteriologs Frederiks Grifits. Grifits atklāja, ka nekaitīgu Streptococcus pneumoniae celmu var padarīt virulentu pēc pakļaušanas karstumā nogalinātu virulentu celmu iedarbībai.
Grifits uzskatīja, ka kāds "transformācijas princips" no karstumā nogalinātā celma ir atbildīgs par to, ka nekaitīgais celms kļūst vīrusains. Osvalds Everijs, Kolins Makleods un Maklīns Makkartijs 1944. gadā identificēja, ka šis pārveidojošais princips ir ģenētisks. Viņi izolēja DNS no virulenta S. pneumoniae celma un, izmantojot tikai šo DNS, spēja nekaitīgo celmu padarīt virulentu. Šo DNS uzņemšanu un iekļaušanu baktērijās viņi nosauca par "transformāciju". Skatīt Avery-MacLeod-McCarty eksperimentu.
Šo eksperimentu rezultātus zinātnieku aprindas sākotnēji uzņēma skeptiski. Tikai pēc tam, kad Džošua Lederbergs atklāja citas ģenētiskās pārneses metodes (konjugāciju 1947. gadā un transdukciju 1953. gadā), Everija eksperimenti tika pieņemti. Transformācija laboratorijās kļuva par ierastu procedūru tikai 1972. gadā, kad Koens veiksmīgi transformēja Escherichia coli, apstrādājot baktērijas ar kalcija hlorīdu. Tas radīja efektīvu un ērtu baktēriju transformācijas procedūru un pavēra ceļu biotehnoloģijai un pētniecībai.
Tika pētīta arī dzīvnieku un augu šūnu transformācija, un 1982. gadā, injicējot žurkas augšanas hormona gēnu peles embrijam, tika radīta pirmā transgēnā pele.
1907. gadā tika atklāta baktērija Agrobacterium tumefaciens, kas izraisīja augu audzējus, un 20. gadsimta 70. gadu sākumā tika atklāts, ka audzēju ierosinātājs ir DNS plazmīda, ko sauc par Ti plazmīdu. Noņemot no plazmīdas tos gēnus, kas izraisīja audzēju, un pievienojot jaunus gēnus, pētnieki varēja inficēt augus ar A. tumefaciens un ļaut baktērijām ievietot izvēlēto DNS augu genomos.
Ne visas augu šūnas ir uzņēmīgas pret A. tumefaciens infekciju, tāpēc tika izstrādātas citas metodes, tostarp elektroporācija un mikroinjekcija. Daļiņu bombardēšana kļuva iespējama, kad Džons Sanfords 1990. gadā izgudroja Biolistisko daļiņu piegādes sistēmu (gēnu pistoli).
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir transformācija molekulārajā bioloģijā?
A: Transformācija ir šūnas ģenētisko izmaiņu process, tieši uzņemot un ekspresējot DNS no apkārtējās vides.
J: Kurā baktēriju sugā transformācija notiek dabiski?
A: Transformācija dabiski notiek dažās baktēriju sugās.
J: Kā apzīmē baktērijas, kas spēj transformēties?
A: Baktērijas, kas spēj transformēties, sauc par kompetentām.
J: Kādi ir vēl divi citi procesi, ar kuru palīdzību bez transformācijas baktēriju šūnās var ienest ārēju ģenētisko materiālu?
A: Pārējie divi procesi, ar kuru palīdzību baktēriju šūnās var ievadīt ārēju ģenētisko materiālu, ir konjugācija un transdukcija.
J: Vai transformāciju var veikt mākslīgi?
A: Jā, transformāciju var veikt arī mākslīgi.
J: Kāda ir transfekcijas definīcija?
A: Transfekcija ir jauna ģenētiskā materiāla ievadīšanas process nebaktēriju šūnās, piemēram, dzīvnieku un augu šūnās.
J: Ar ko transfekcija atšķiras no transformācijas?
A: Transdukcija ietver svešas DNS ievadīšanu saimniekorganismā ar bakteriofāga palīdzību, bet transformācija ietver tiešu DNS uzņemšanu un ekspresiju no apkārtējās vides.
