Kiemelt különbség – Általános vs speciális transzdukció
A transzdukció egy olyan mechanizmus, amely egy bakteriofág segítségével DNS-t visz át egyik baktériumból a másikba. A bakteriofág egy vírus, amely megfertőzi és szaporodik egy baktériumban. Képes a baktérium sejtfalához kapcsolódni, és DNS-ét befecskendezni a baktériumba. A baktérium belsejében a vírus DNS replikálódik, és számos új bakteriofág létrehozásához szükséges komponenseket és enzimeket hoz létre. E folyamat során a bakteriális DNS darabokra bomlik, és integrálódik a vírus genommal, vagy a vírus DNS közvetlenül integrálódik a bakteriális DNS-be. Az új bakteriofágok magukban hordozzák a bakteriális DNS-t. Amikor ezek a bakteriofágok egy másik baktériumot megfertőznek, a bakteriális DNS keveredik. A transzdukció történhet lítikus ciklussal vagy lizogén ciklussal a bakteriofág típusától függően. Ezért a transzdukciónak két típusa van, nevezetesen az általánosított transzdukció és a speciális transzdukció. A fő különbség a generalizált és a speciális transzdukció között az, hogy a generalizált transzdukciót virulens bakteriofágok végzik, amelyekben a bakteriális sejt lizálódik, amikor új bakteriofágok szabadulnak fel, míg a speciális transzdukciót mérsékelt övi bakteriofágok végzik, amelyekben a baktériumsejt nem lizálódik, és a vírus DNS integrálódik a bakteriális DNS-be. DNS-t, és több generáción keresztül túléli a profág állapotot a baktériumokon belül.
Mi az általánosított transzdukció?
Kétféle bakteriofág létezik: virulens és mérsékelt. A virulens bakteriofág képes elpusztítani a gazdabaktériumot. Mindig litikus életcikluson mennek keresztül, ami a gazdabaktériumok halálát okozza. Egy baktérium virulens bakteriofág általi megfertőzését és a bakteriális DNS átvitelét egy másik baktériumba a második fertőzés során generalizált transzdukciónak nevezzük. Ezért az általánosított transzdukciót úgy határozhatjuk meg, mint a bakteriális DNS átvitelét egyik baktériumból egy másik baktériumba egy virulens bakteriofág által a bakteriofág lítikus ciklusa során. A bakteriális DNS átvitel az új fágokban a genetikai anyag csomagolásának hibái miatt következik be. Az újonnan replikált vírus-DNS új fágokba való csomagolása alacsony pontosságot mutat. Emiatt a genetikai anyag csomagolása során a bakteriális DNS kis darabjai vagy a vírus DNS-sel rekombinált bakteriális DNS helytelenül kerülhetnek a fágokba. Ha véletlenül bakteriális DNS-t helyeznek be a víruskapszidba, a második fertőzés ezt a DNS-t egy másik baktériumba juttatja. Így a transzdukció sikeresen befejeződik két baktérium között.
A fertőzés után a virulens fágok képesek irányítani a baktériumsejt-gépezetet, hogy saját DNS-üket replikálják. A vírus képessé válik arra is, hogy a bakteriális kromoszómát apró darabokra bontsa, és a baktérium sejtfalának hirtelen megszakadását okozza, és az összeállt fágok felszabadulnak, ami sejthalált okoz.
Általános transzdukciós folyamat
Az általánosított transzdukció egy gyors folyamat, amelyben a baktériumok rövid időn belül elpusztulnak. A bakteriofág képes a bakteriális DNS-t darabokra bontani, és elpusztítani a baktériumsejtet. Az általánosított transzdukció lépései a következőképpen foglalhatók össze.
- A virulens (litikus) bakteriofág megfertőz egy baktériumot.
- A fággenom belép a baktériumsejtbe.
- A vírus szabályozza a bakteriális anyagcsere-mechanizmusokat, hogy saját DNS-t és más szükséges összetevőket és enzimeket hozzon létre.
- A bakteriális DNS kis darabokra hidrolizál.
- Genetikai anyagcsomagok az új fágokban. Esetenként bakteriális DNS-fragmensek új fágkapszidokba csomagolódnak
- A baktériumsejtek lizálják és felszabadítják az új fágokat.
- Amikor a transzdukált fág egy másik baktériumot fertőz meg, a korábbi baktérium DNS beépül egy újba.
01. ábra: Általános transzdukciós folyamat
Mi az a speciális transzdukció?
A mérsékelt égövi bakteriofágok lizogén életciklust mutatnak. Speciális transzdukciós folyamatban vesznek részt, amelyben a bakteriális DNS-fragmens tévedésből az egyik baktériumból a másikba kerül. Ezért a speciális transzdukciót úgy határozhatjuk meg, mint a donor bakteriális DNS-nek egy másik baktériumba való átvitelét a mérsékelt égövi bakteriofágok által. Amikor a mérsékelt égövi fágok megfertőzik a baktériumokat, képesek a vírus DNS-ét a bakteriális kromoszómába integrálni, és több baktériumgeneráción át a profág stádiumban maradnak anélkül, hogy felszabadítanák azt a baktérium genomjából. A bakteriális genom replikációja során a vírus DNS replikációnak van kitéve, és új baktériumsejtekbe kerül, és túlél. Ha azonban bizonyos tényezők indukálják a profágokat, a vírus DNS leválik a bakteriális kromoszómáról. Néha a leválás során a bakteriális kromoszómák fragmensei leválnak, és a profág DNS-hez kapcsolódnak. Az indukció következtében a fágok ezután litikus cikluson mennek keresztül. A vírusgenom a kapcsolódó bakteriális DNS-sel replikálódik, új kapszidokba csomagolódik, és új fágokat hoz létre. Az új fágok lízis útján felszabadítják a baktériumsejtet. Amikor egy új fág megfertőz egy másik baktériumot, a bakteriális DNS átkerül rá.
Speciális átviteli folyamat
A speciális transzdukció lépései a következőkben foglalhatók össze.
- A mérsékelt égövi bakteriofág megfertőz egy baktériumot.
- A vírus DNS beépül a bakteriális kromoszómába, és a profág szakaszává válik
- A vírus DNS több generáción keresztül is megmarad a baktériumokban
- Spontán indukció esetén a vírus DNS leválasztja a bakteriális kromoszómális DNS-t.
- A bakteriális DNS-töredékek vírus DNS-sel válnak le a bakteriális kromoszómáról.
- A vírus DNS a bakteriális génekkel együtt replikálódik, és új kapszidokba csomagolódik, és új fágokat hoz létre.
- A baktériumsejtek lizálják és felszabadítják az új fágokat.
- Az új fágok új baktériumokat fertőznek meg.
- A bakteriális DNS új baktériumokkal keveredik a fertőzés során.
02. ábra: A lambda fág által mutatott speciális transzdukció
Mi a különbség az általánosított és a speciális transzdukció között?
Általános vs speciális transzdukció |
|
| Az általános transzdukciót virulens vagy litikus bakteriofágok végzik. | A speciális transzdukciót mérsékelt égövi fágok végzik. |
| Életciklus | |
| Az általános transzdukció litikus cikluson megy keresztül | A speciális transzdukció lizogén cikluson megy keresztül. |
| A baktériumok lízise | |
| A baktériumsejtek gyorsan lizálnak. | A baktériumsejtek nem lizálódnak gyorsan, hanem több generáción át fennmaradnak. |
| Genetikai anyag csomagolása | |
| A donor bakteriális DNS egy része a víruskapszidba záródik általános transzdukcióban | A bakteriális DNS kis részei a vírus DNS-hez kötődnek a bakteriális kromoszómáról való leválás során, és új kapszidokba tömörülnek. |
| Vírus-DNS integrációja | |
| A vírus DNS nem épül be a bakteriális kromoszómába. | A bakteriális és vírusos DNS integrálódik. |
| A bakteriális DNS hidrolízise | |
| A bakteriális DNS darabokra hidrolizálódik a vírus hatására. | A bakteriális DNS nem hidrolizálódik. |
| Prophage gyártása | |
| Az általánosított transzdukció során nincs prófégképződés. | Profágok speciális transzdukció során jönnek létre. |
Összefoglaló – Általános vs speciális transzdukció
A transzdukció a bakteriális DNS vírus általi átvitele egyik baktériumból a másikba. Ez egy természetes folyamat, amely litikus vagy lizogén ciklusokon keresztül megy végbe. A virulens fágok általános transzdukciót mutatnak. A mérsékelt égövi fágok speciális transzdukciót mutatnak. A generalizált transzdukció során a vírus elpusztítja a baktériumsejtet. A speciális transzdukció során a baktériumsejtek nem pusztulnak el gyorsan, hacsak nincs indukció. Ez a fő különbség az általánosított és a speciális transzdukció között. A vírus DNS integrálódik a bakteriális kromoszómába speciális transzdukció során, és az integráció nem következik be az általános transzdukció során.
