Kluczowa różnica między transformacją a transdukcją polega na tym, że transformacja jest mechanizmem, który zmienia materiał genetyczny bakterii poprzez bezpośrednie pobieranie egzogennego materiału genetycznego z otoczenia przez błonę komórkową i włączanie go do genomu, podczas gdy transdukcja jest wstrzyknięcie obcego DNA przez bakteriofaga wirusa do bakterii gospodarza.
Koniugacja to dobrze znana metoda rekombinacji DNA, którą można znaleźć zarówno u eukariontów, jak i prokariontów. Naukowcy odkryli, że możliwe jest przenoszenie DNA z jednej komórki bakteryjnej do drugiej za pomocą dwóch innych mechanizmów: transformacji i transdukcji. Podobnie jak koniugacja, te dwa mechanizmy przenoszą DNA w jednym kierunku, a rekombinacja zachodzi między allelami w homologicznych regionach DNA. Oba mechanizmy przenoszą bardzo niewiele DNA i nie przenoszą całego chromosomu komórki.
Co to jest transformacja?
Fred Griffith, urzędnik medyczny w brytyjskim Ministerstwie Zdrowia w Londynie, odkrył proces transformacji w 1928 roku. Jest to mechanizm, dzięki któremu bakterie pobierają fragmenty DNA ze środowiska i włączają je do swoich chromosomów. Po udanej transformacji komórka biorcy (transformant) zyskuje pewne cechy, których wcześniej w niej nie było. U prokariontów, takich jak bakterie, transformacja zachodzi regularnie, gdy komórki występują w dużych ilościach, na przykład w przewodzie pokarmowym człowieka lub w bogatej glebie.
Rysunek 01: Transformacja
Aby przeprowadzić udaną transformację, bakteria powinna być wystarczająco kompetentna. Tak więc transformacja lub zdolność komórki do pobierania pozakomórkowego DNA ze środowiska zależy od kompetencji bakterii. Kompetencje zależą od zmiennych właściwości wśród gatunków bakterii. Transformację można przeprowadzić sztucznie; czasami nawet występuje naturalnie. Jeśli występuje naturalnie, zwiększa możliwość częstszego wywoływania chorób.
Co to jest transdukcja?
W przeciwieństwie do transformacji, transdukcja wymaga wirusa jako środka do przenoszenia fragmentu DNA od dawcy do komórki biorcy. Wirusy te są wirusami lub bakteriofagami zakażającymi bakterie. Jak wszystkie wirusy, te bakteriofagi mają rdzeń DNA lub RNA otoczony płaszczem białkowym. Bakteriofagi przyczepiają się do receptorów powierzchniowych bakterii i bezpośrednio wstrzykują wirusowy DNA do bakterii.
Transdukcja zachodzi na dwa sposoby: cykl lityczny lub cykl lizogenny. W cyklu litycznym fag wirusa penetruje komórkę gospodarza, niszczy chromosom gospodarza i replikuje się w komórce gospodarza. W końcu te fagi niszczą (lizują) tę samą komórkę gospodarza; dlatego nazywamy je zjadliwymi fagami. W przeciwieństwie do cyklu litycznego, w cyklu lizogenicznym nie zachodzi bezpośrednia liza komórki bakteryjnej. W cyklu lizogennym fagowy DNA integruje się z chromosomem gospodarza jako profag. Po integracji komórka gospodarza podlega replikacji DNA i rozszczepieniu binarnemu, w wyniku czego powstają kopie komórki gospodarza z profagami. W końcu te profagi usprawiedliwią się z chromosomów gospodarza i przejdą do cyklu litycznego.
Rysunek 02: Transdukcja
Transdukcja jest użytecznym narzędziem w inżynierii genetycznej podczas wprowadzania obcego genu do bakterii. Warto również zrozumieć mechanizm, w którym antybiotyki stają się nieskuteczne z powodu przenoszenia genów oporności na antybiotyki między bakteriami.
Jakie są podobieństwa między transformacją a transdukcją?
- Transformacja i transdukcja to dwa mechanizmy zaangażowane w poziomy transfer genów z jednej bakterii do innej.
- Te dwa mechanizmy przenoszą DNA w jednym kierunku.
- Jednak oba mechanizmy przenoszą bardzo niewielkie ilości DNA i nie przenoszą całego chromosomu komórki.
- Ponadto zarówno transformacja, jak i transdukcja są ważnymi narzędziami biologii molekularnej i inżynierii genetycznej.
Jaka jest różnica między transformacją a transdukcją?
Transformacja to zmiana genetyczna bakterii poprzez bezpośrednie pobieranie i włączanie egzogennego DNA z ich otoczenia. Z drugiej strony transdukcja to proces, w którym wirus przenosi materiał genetyczny z jednej bakterii do drugiej. To jest więc kluczowa różnica między transformacją a transdukcją. Transformacja została odkryta przez Freda Griffitha w 1928 roku, a transdukcję odkryto przez Nortona Zindera i Joshuę Lederberga w 1952 roku. Co więcej, nagie DNA porusza się po ścianie i błonie biorcy podczas transformacji bez pomocy wirusa. Ale transdukcji dokonuje bakteriofag. Dlatego też możemy to również uznać za różnicę między transformacją a transdukcją.
Ponadto podczas transformacji pozyskiwane są pozakomórkowe fragmenty DNA. W transdukcji bakteriofag wstawia fragment DNA do bakterii. Jest to więc znacząca różnica między transformacją a transdukcją. Dodatkowo, kolejna różnica między transformacją a transdukcją polega na tym, że transfer plazmidu jest możliwy podczas transformacji, podczas gdy jest mało prawdopodobne, aby wystąpił podczas transdukcji. Powyżej tych, kolejną istotną różnicą między transformacją a transdukcją jest to, że transformacja jest podatna na DNAazę, podczas gdy transdukcja jest oporna na DNAazę.
Poniższa infografika przedstawia różnicę między transformacją a transdukcją jako porównanie obok siebie.
Podsumowanie – Transformacja kontra transdukcja
Transformacja i transdukcja to dwa sposoby poziomego przenoszenia genów między bakteriami. Transformacja to proces bezpośredniego wychwytu egzogennego DNA z otoczenia przez ścianę komórkową i błonę do komórki bakteryjnej i wbudowywania do jej genomu. Z drugiej strony transdukcja to proces wstrzykiwania wirusowego DNA do komórek bakteryjnych przez bakteriofagi. Stąd transdukcja jest dokonywana przez gospodarza wirusowego. Co więcej, transformacja zachodzi naturalnie i sztucznie. To zależy od kompetencji bakterii. Transdukcja nie zależy od kompetencji bakterii. Transdukcja zachodzi w cyklu litycznym i lizogennym. Na tym więc polega różnica między transformacją a transdukcją.
