Transformacija (genetika)
Molekulinėje biologijoje transformacija - tai genetinis ląstelės pakeitimas tiesiogiai pasisavinant ir išreiškiant DNR iš jos aplinkos.
Kai kurios bakterijų rūšys transformuojasi natūraliai, taip pat gali būti transformuojamos dirbtinai. Bakterijos, kurios gali transformuotis natūraliai arba dirbtinai, vadinamos kompetentingomis.
Transformacija yra vienas iš trijų procesų, kuriais išorinė genetinė medžiaga gali patekti į bakterijų ląsteles. Kiti du yra konjugacija (genetinės medžiagos perdavimas tarp dviejų tiesiogiai besiliečiančių bakterijų ląstelių) ir transdukcija (svetimos DNR įvedimas bakteriofagu į šeimininką).
Transformacija taip pat gali būti naudojama apibūdinti naujos genetinės medžiagos įterpimą į nebakterines ląsteles, pvz., gyvūnų ir augalų ląsteles. Svetimos DNR įvedimas į eukariotų ląsteles paprastai vadinamas transfekcija.
Istorija
Pirmą kartą transformaciją 1928 m. pademonstravo britų bakteriologas Frederickas Griffithas. Griffithas atrado, kad nekenksminga Streptococcus pneumoniae padermė gali tapti virulentiška po to, kai ją paveikiame karščiu nužudytomis virulentiškomis padermėmis.
Griffithas manė, kad kažkoks "transformuojantis principas" iš karščiu nužudytos padermės buvo atsakingas už tai, kad nekenksminga padermė tapo virulentiška. 1944 m. Oswaldas Avery, Colinas MacLeodas ir Maclynas McCarty nustatė, kad šis transformuojantis principas yra genetinis. Jie išskyrė virusinės S. pneumoniae padermės DNR ir, naudodami tik šią DNR, sugebėjo nekenksmingą padermę paversti virusine. Šį DNR įsisavinimą ir inkorporavimą bakterijos pavadino transformacija. Žr. Avery-MacLeod-McCarty eksperimentą.
Šių eksperimentų rezultatus mokslo bendruomenė iš pradžių priėmė skeptiškai. Tik po to, kai Džošua Lederbergas (Joshua Lederberg) atrado kitus genetinio perdavimo metodus (konjugaciją 1947 m. ir transdukciją 1953 m.), Avery eksperimentai buvo pripažinti. Transformacija netapo įprasta procedūra laboratorijose iki 1972 m., kai Cohenas sėkmingai transformavo Escherichia coli, apdorodamas bakterijas kalcio chloridu. Taip buvo sukurta veiksminga ir patogi bakterijų transformavimo procedūra ir atvertas kelias biotechnologijoms bei moksliniams tyrimams.
Taip pat buvo tiriama gyvūnų ir augalų ląstelių transformacija, o 1982 m. buvo sukurta pirmoji transgeninė pelė, įšvirkštus žiurkių augimo hormono geną į pelės embrioną.
1907 m. buvo atrasta augalų auglius sukelianti bakterija Agrobacterium tumefaciens, o septintojo dešimtmečio pradžioje nustatyta, kad auglius sukeliantis veiksnys yra DNR plazmidė, vadinama Ti plazmide. Pašalinę naviką sukeliančius plazmidės genus ir pridėję naujų genų, mokslininkai galėjo užkrėsti augalus A. tumefaciens ir leisti bakterijoms įterpti pasirinktą DNR į augalų genomus.
Ne visos augalų ląstelės yra jautrios A. tumefaciens infekcijai, todėl buvo sukurti kiti metodai, įskaitant elektroporaciją ir mikroinjekciją. 1990 m. Džonas Sanfordas (John Sanford) išrado "Biolistic Particle Delivery System" (genų pistoletą).
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra transformacija molekulinėje biologijoje?
A: Transformacija - tai ląstelės genetinio pakitimo procesas, tiesiogiai pasisavinant ir išreiškiant DNR iš ją supančios aplinkos.
K: Kurios rūšies bakterijose transformacija vyksta natūraliai?
A: Kai kuriose bakterijų rūšyse transformacija vyksta natūraliai.
K: Kaip vadinamos bakterijos, kurios gali transformuotis?
A: Bakterijos, kurios gali transformuotis, vadinamos kompetentingomis.
K: Kokie dar du procesai, be transformacijos, gali būti taikomi bakterijų ląstelėms, kai į jas patenka išorinė genetinė medžiaga?
A: Kiti du procesai, kuriais išorinė genetinė medžiaga gali būti perkelta į bakterijų ląsteles, yra konjugacija ir transdukcija.
Klausimas: Ar transformaciją galima atlikti dirbtinai?
A: Taip, transformaciją galima atlikti ir dirbtiniu būdu.
K: Koks yra transfekcijos apibrėžimas?
A: Transfekcija - tai naujos genetinės medžiagos įvedimo į nebakterines ląsteles, pavyzdžiui, gyvūnų ir augalų ląsteles, procesas.
K: Kuo transdukcija skiriasi nuo transformacijos?
A: Transdukcija apima svetimos DNR įvedimą bakteriofagu į šeimininką, o transformacija - tiesioginį DNR pasisavinimą ir raišką iš aplinkos.
