Ključna razlika med transformacijo in transdukcijo je, da je transformacija mehanizem, ki spremeni genetski material bakterij z neposrednim vnosom eksogenega genskega materiala iz okolice skozi celično membrano in njegovo vključitvijo v genom, medtem ko je transdukcija vbrizgavanje tuje DNK z virusom bakteriofaga v gostiteljsko bakterijo.
Konjugacija je dobro znana metoda rekombinacije DNA, ki jo najdemo tako pri evkariontih kot pri prokariontih. Znanstveniki so odkrili, da je mogoče prenesti DNK iz ene bakterijske celice v drugo še z dvema mehanizmoma: transformacijo in transdukcijo. Podobno kot pri konjugaciji ta dva mehanizma prenašata DNA v eno smer, med aleli v homolognih regijah DNA pa pride do rekombinacije. Oba mehanizma preneseta zelo malo količino DNK in ne preneseta celotnega celičnega kromosoma.
Kaj je preobrazba?
Fred Griffith, zdravstveni delavec na britanskem ministrstvu za zdravje v Londonu, je leta 1928 odkril proces transformacije. To je mehanizem, s katerim bakterije sprejmejo fragmente DNK iz okolja in jih vključijo v svoje kromosome. Po uspešni transformaciji prejemna celica (transformant) pridobi nekatere lastnosti, ki prej v njej niso bile prisotne. Pri prokariontih, kot so bakterije, se transformacija pojavlja redno, ko celice obstajajo v velikem številu, na primer v človeškem prebavnem traktu ali v bogati zemlji.
Slika 01: Transformacija
Za uspešno preobrazbo mora biti bakterija dovolj kompetentna. Tako je transformacija oziroma sposobnost celice, da privzema zunajcelično DNK iz okolja, odvisna od kompetence bakterije. Kompetencija je odvisna od spremenljivih lastnosti bakterijskih vrst. Preoblikovanje je mogoče izvesti umetno; včasih se pojavi celo naravno. Če se pojavi naravno, poveča možnost pogostejšega povzročanja bolezni.
Kaj je transdukcija?
Za razliko od transformacije transdukcija zahteva virus kot sredstvo za prenos fragmenta DNK od celice darovalca do celice prejemnice. Ti virusi so virusi ali bakteriofagi, ki okužijo bakterije. Kot vsi virusi imajo tudi ti bakteriofagi jedro iz DNK ali RNK, obdano s plaščem beljakovin. Bakteriofagi se pritrdijo na površinske receptorje bakterij in neposredno vbrizgajo virusno DNA v bakterije.
Transdukcija poteka na dva načina: litični cikel ali lizogeni cikel. V litičnem ciklu virusni fag prodre v gostiteljsko celico, uniči gostiteljev kromosom in se razmnožuje v gostiteljski celici. Na koncu ti fagi uničijo (lizirajo) isto gostiteljsko celico; zato jih imenujemo virulentni fagi. Za razliko od litičnega cikla se v lizogenskem ciklu ne pojavi neposredna liza bakterijske celice. V lizogenskem ciklu se DNA faga integrira z gostiteljskim kromosomom kot profage. Po integraciji je gostiteljska celica podvržena replikaciji DNA in binarni cepitvi, kar ima za posledico kopije gostiteljske celice s profagi. Končno se bodo ti profagi izločili iz gostiteljevih kromosomov in šli v litični cikel.
Slika 02: Transdukcija
Transdukcija je uporabno orodje v genskem inženiringu pri vnosu tujega gena v bakterije. Prav tako je koristno razumeti mehanizem, s katerim antibiotična zdravila postanejo neučinkovita zaradi prenosa genov za odpornost na antibiotike med bakterijami.
Kakšne so podobnosti med transformacijo in transdukcijo?
- Transformacija in transdukcija sta dva mehanizma, ki sodelujeta pri horizontalnem prenosu genov iz ene bakterije v drugo bakterijo.
- Ta dva mehanizma prenašata DNK v eno smer.
- Vendar oba mehanizma preneseta zelo malo količino DNK in ne preneseta celotnega celičnega kromosoma.
- Poleg tega sta transformacija in transdukcija pomembni orodji v molekularni biologiji in genskem inženirstvu.
Kakšna je razlika med transformacijo in transdukcijo?
Transformacija je genetska sprememba bakterij z neposrednim vnosom in vključitvijo eksogene DNK iz njihove okolice. Po drugi strani pa je transdukcija proces, s katerim virus prenese genetski material iz ene bakterije v drugo. Torej, to je ključna razlika med transformacijo in transdukcijo. Transformacijo je leta 1928 odkril Fred Griffith, medtem ko sta transdukcijo leta 1952 odkrila Norton Zinder in Joshua Lederberg. Poleg tega se gola DNK premika po steni in membrani prejemnika med transformacijo brez pomoči virusa. Toda transdukcijo opravi bakteriofag. Zato lahko tudi to obravnavamo kot razliko med transformacijo in transdukcijo.
Poleg tega se pri transformaciji pridobijo zunajcelični fragmenti DNA. Pri transdukciji bakteriofag vstavi fragment DNA v bakterije. Zato je to pomembna razlika med transformacijo in transdukcijo. Poleg tega je nadaljnja razlika med transformacijo in transdukcijo ta, da je prenos plazmida možen pri transformaciji, medtem ko ni verjetno, da bi se zgodil pri transdukciji. Poleg tega je druga pomembna razlika med transformacijo in transdukcijo ta, da je transformacija dovzetna za DNAazo, medtem ko je transdukcija odporna na DNAazo.
Spodnja infografika predstavlja razliko med transformacijo in transdukcijo kot vzporedno primerjavo.
Povzetek – Transformacija proti transdukciji
Transformacija in transdukcija sta dva načina horizontalnega prenosa genov med bakterijami. Transformacija je proces neposrednega privzema eksogene DNA iz okolice preko celične stene in membrane v bakterijsko celico in vključitev v njen genom. Po drugi strani pa je transdukcija proces vbrizgavanja virusne DNK v bakterijske celice s strani bakteriofagov. Transdukcijo torej opravi virusni gostitelj. Poleg tega se transformacija pojavi naravno in umetno. Odvisno je od sposobnosti bakterij. Transdukcija ni odvisna od sposobnosti bakterij. Transdukcija poteka preko litičnega in lizogenega cikla. To je torej razlika med transformacijo in transdukcijo.
