Трансформация (генетика)
В молекулярной биологии трансформация - это генетическое изменение клетки путем прямого поглощения и экспрессии ДНК из окружающей среды.
Трансформация происходит естественным образом у некоторых видов бактерий, а также может быть осуществлена искусственно. Бактерии, способные к трансформации, естественной или искусственной, называются компетентными.
Трансформация - это один из трех процессов, с помощью которых внешний генетический материал может попасть в бактериальные клетки. Два других - это конъюгация (перенос генетического материала между двумя бактериальными клетками при непосредственном контакте) и трансдукция (введение чужеродной ДНК бактериофагом в организм хозяина).
Трансформация также может использоваться для описания введения нового генетического материала в небактериальные клетки, такие как клетки животных и растений. Введение чужеродной ДНК в клетки эукариот обычно называют "трансфекцией".
История
Трансформация была впервые продемонстрирована в 1928 году британским бактериологом Фредериком Гриффитом. Гриффит обнаружил, что безвредный штамм Streptococcus pneumoniae может стать вирулентным после воздействия на него термически убитых вирулентных штаммов.
Гриффит считал, что некий "трансформирующий принцип" из убитого теплом штамма был ответственен за превращение безвредного штамма в вирулентный. В 1944 году Освальд Эйвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти идентифицировали этот трансформирующий принцип как генетический. Они выделили ДНК из вирулентного штамма S. pneumoniae и, используя только эту ДНК, смогли сделать вирулентным безвредный штамм. Они назвали это поглощение и встраивание ДНК в бактерии "трансформацией". См. эксперимент Эйвери-Маклеода-Маккарти.
Результаты этих экспериментов сначала были скептически восприняты научным сообществом. Только после открытия Джошуа Ледербергом других методов генетической передачи (конъюгации в 1947 году и трансдукции в 1953 году) эксперименты Эйвери были приняты. Трансформация не стала рутинной процедурой в лабораториях до 1972 года, когда Коэн успешно трансформировал Escherichia coli, обработав бактерии хлоридом кальция. Это создало эффективную и удобную процедуру трансформации бактерий и открыло путь для биотехнологий и исследований.
Трансформация клеток животных и растений также изучалась, и в 1982 году была создана первая трансгенная мышь путем введения гена гормона роста крысы в эмбрион мыши.
В 1907 году была обнаружена бактерия, вызывающая опухоли растений, Agrobacterium tumefaciens, а в начале 1970-х годов было установлено, что агентом, вызывающим опухоли, является плазмида ДНК, называемая плазмидой Ti. Удалив из плазмиды гены, вызывающие опухоль, и добавив новые гены, исследователи смогли заразить растения A. tumefaciens и позволить бактериям вставить выбранную ими ДНК в геномы растений.
Не все клетки растений восприимчивы к инфекции A. tumefaciens, поэтому были разработаны другие методы, включая электропорацию и микроинъекцию. Бомбардировка частицами стала возможной после изобретения Джоном Сэнфордом в 1990 году биолистической системы доставки частиц (генной пушки).
Вопросы и ответы
В: Что такое трансформация в молекулярной биологии?
О: Трансформация - это процесс генетического изменения клетки путем прямого поглощения и экспрессии ДНК из ее окружения.
В: У каких видов бактерий трансформация происходит естественным образом?
О: Трансформация происходит естественным образом у некоторых видов бактерий.
В: Какой термин используется для обозначения бактерий, способных к трансформации?
О: Бактерии, способные к трансформации, называются компетентными.
В: Каковы два других процесса, с помощью которых внешний генетический материал может быть внесен в бактериальные клетки, помимо трансформации?
О: Два других процесса, с помощью которых внешний генетический материал может быть внесен в бактериальные клетки, - это конъюгация и трансдукция.
В: Можно ли осуществить трансформацию искусственно?
О: Да, трансформация может быть осуществлена и искусственно.
В: Каково определение трансфекции?
О: Трансфекция - это процесс введения нового генетического материала в небактериальные клетки, такие как клетки животных и растений.
В: Чем трансфекция отличается от трансформации?
О: Трансфекция включает в себя введение чужеродной ДНК бактериофагом в организм хозяина, в то время как трансформация включает в себя прямое поглощение и экспрессию ДНК из окружающей среды.
