Transformacja genetyczna
W biologii molekularnej transformacja jest genetyczną zmianą komórki poprzez bezpośrednie pobranie i ekspresję DNA z jej otoczenia.
Transformacja zachodzi naturalnie u niektórych gatunków bakterii, może być również przeprowadzona sztucznie. Bakterie, które są zdolne do transformacji, zarówno naturalnej jak i sztucznej, nazywane są kompetentnymi.
Transformacja jest jednym z trzech procesów, dzięki którym zewnętrzny materiał genetyczny może być wprowadzony do komórek bakteryjnych. Pozostałe dwa to koniugacja (przeniesienie materiału genetycznego pomiędzy dwoma komórkami bakteryjnymi w bezpośrednim kontakcie) i transdukcja (wstrzyknięcie obcego DNA przez bakteriofaga do gospodarza).
Transformacja może być również stosowana do opisu wprowadzania nowego materiału genetycznego do komórek niebakteryjnych, takich jak komórki zwierzęce i roślinne. Wprowadzenie obcego DNA do komórek eukariotycznych jest zwykle nazywane "transfekcją".
Historia
Transformacja została po raz pierwszy zademonstrowana w 1928 roku przez brytyjskiego bakteriologa FrederickaGriffitha. Griffith odkrył, że nieszkodliwy szczep Streptococcus pneumoniae może stać się zjadliwy po wystawieniu go na działanie uśmierconych cieplnie szczepów zjadliwych.
Griffith uważał, że jakaś "zasada transformująca" z zabitego termicznie szczepu była odpowiedzialna za uczynienie nieszkodliwego szczepu zjadliwym. W 1944 roku Oswald Avery, Colin MacLeod i Maclyn McCarty zidentyfikowali tę zasadę transformacji jako genetyczną. Wyizolowali oni DNA z wirulentnego szczepu S. pneumoniae i używając tylko tego DNA byli w stanie uczynić wirulentnym szczep nieszkodliwy. Nazwali to wchłanianie i włączanie DNA przez bakterie "transformacją". Zobacz eksperymentAvery-MacLeod-McCarty.
Wyniki tych eksperymentów zostały początkowo sceptycznie przyjęte przez środowisko naukowe. Dopiero po odkryciu innych metod transferu genetycznego (koniugacji w 1947 r. i transdukcji w 1953 r.) przez Joshuę Lederberga eksperymenty Avery'ego zostały zaakceptowane. Transformacja nie stała się rutynową procedurą w laboratoriach aż do 1972 roku, kiedy to Cohen z powodzeniem przekształcił Escherichia coli poprzez potraktowanie bakterii chlorkiem wapnia. Stworzyło to wydajną i wygodną procedurę transformacji bakterii i otworzyło drogę do biotechnologii i badań naukowych.
Badano również transformację komórek zwierzęcych i roślinnych, przy czym pierwszą transgeniczną mysz stworzono poprzez wstrzyknięcie genu szczurzego hormonu wzrostu do embrionu myszy w 1982 roku.
W 1907 roku odkryto bakterię, która powodowała guzy roślin, Agrobacterium tumefaciens, a na początku lat 70-tych odkryto, że czynnikiem wywołującym guzy jest plazmid DNA zwany plazmidem Ti. Usuwając geny z plazmidu, które powodowały guzy i dodając nowe geny, badacze byli w stanie zainfekować rośliny bakterią A. tumefaciens i pozwolić bakteriom na wstawienie wybranego przez siebie DNA do genomów roślin.
Nie wszystkie komórki roślinne są podatne na zakażenie przez A. tumefaciens, dlatego opracowano inne metody, w tym elektroporację i mikroiniekcję. Bombardowanie cząsteczkami stało się możliwe dzięki wynalezieniu Biolistic Particle Delivery System (pistoletu genowego) przez Johna Sanforda w 1990 roku.
Pytania i odpowiedzi
P: Czym jest transformacja w biologii molekularnej?
O: Transformacja to proces genetycznej zmiany komórki poprzez bezpośrednie pobranie i ekspresję DNA z jej otoczenia.
P: U których gatunków bakterii transformacja zachodzi naturalnie?
O: Transformacja występuje naturalnie u niektórych gatunków bakterii.
P: Jak określa się bakterie, które są zdolne do transformacji?
O: Bakterie zdolne do transformacji nazywane są kompetentnymi.
P: Jakie są dwa inne procesy, za pomocą których zewnętrzny materiał genetyczny może zostać wprowadzony do komórek bakteryjnych, oprócz transformacji?
O: Pozostałe dwa procesy, za pomocą których zewnętrzny materiał genetyczny może zostać wprowadzony do komórek bakteryjnych to koniugacja i transdukcja.
P: Czy transformacja może być przeprowadzona sztucznie?
O: Tak, transformacja może być również przeprowadzona sztucznie.
P: Jaka jest definicja transfekcji?
O: Transfekcja to proces wprowadzania nowego materiału genetycznego do komórek niebakteryjnych, takich jak komórki zwierzęce i roślinne.
P: Czym różni się transdukcja od transformacji?
O: Transdukcja polega na wstrzyknięciu obcego DNA przez bakteriofaga do gospodarza, podczas gdy transformacja polega na bezpośrednim pobraniu i ekspresji DNA z otoczenia.
