Transzformáció (genetika)
A molekuláris biológiában a transzformáció egy sejt genetikai megváltoztatása a DNS közvetlen felvételével és kifejeződésével a környezetéből.
A transzformáció egyes baktériumfajokban természetes módon is előfordul, és mesterségesen is elvégezhető. Azokat a baktériumokat, amelyek természetes vagy mesterséges úton képesek átalakulni, kompetensnek nevezzük.
A transzformáció egyike annak a három eljárásnak, amellyel külső genetikai anyag kerülhet a baktériumsejtekbe. A másik kettő a konjugáció (genetikai anyag átvitele két, egymással közvetlen érintkezésben lévő baktériumsejt között) és a transzdukció (idegen DNS bejuttatása bakteriofággal a gazdaszervezetbe).
A transzformációt használhatjuk új genetikai anyag nem baktériumsejtekbe, például állati és növényi sejtekbe történő bevitelére is. Az idegen DNS eukarióta sejtekbe történő bevitelét általában "transzfekciónak" nevezik.
Történelem
A transzformációt először 1928-ban mutatta ki Frederick Griffith brit bakteriológus. Griffith fedezte fel, hogy a Streptococcus pneumoniae egy ártalmatlan törzsét virulenssé lehet tenni, miután hővel elpusztított virulens törzseknek tették ki.
Griffith úgy gondolta, hogy a hővel elpusztított törzsből származó "átalakító elv" felelős azért, hogy az ártalmatlan törzs virulenssé vált. 1944-ben Oswald Avery, Colin MacLeod és Maclyn McCarty azonosította ezt az átalakító elvet, amely genetikai eredetű. DNS-t izoláltak a S. pneumoniae virulens törzséből, és csak ezt a DNS-t felhasználva képesek voltak egy ártalmatlan törzset virulenssé tenni. A DNS baktériumok általi felvételét és beépítését "transzformációnak" nevezték el. Lásd az Avery-MacLeod-McCarty kísérletet.
E kísérletek eredményeit a tudományos közösség eleinte szkeptikusan fogadta. Avery kísérleteit csak akkor fogadták el, amikor Joshua Lederberg felfedezte a genetikai átvitel más módszereit (1947-ben a konjugációt, 1953-ban pedig a transzdukciót). A transzformáció csak 1972-ben vált rutineljárássá a laboratóriumokban, amikor Cohen sikeresen transzformálta az Escherichia coli baktériumot kalcium-kloriddal történő kezelésével. Ez hatékony és kényelmes eljárást teremtett a baktériumok transzformálására, és megnyitotta az utat a biotechnológia és a kutatás előtt.
Az állati és növényi sejtek transzformációját is vizsgálták, az első transzgenikus egeret úgy hozták létre, hogy 1982-ben egy patkány növekedési hormon génjét befecskendezték egy egér embrióba.
1907-ben felfedeztek egy baktériumot, az Agrobacterium tumefaciens-t, amely növényi daganatokat okozott, és az 1970-es évek elején kiderült, hogy a daganatot előidéző anyag egy Ti plazmid nevű DNS-plazmid. A kutatók a plazmidból a daganatot okozó gének eltávolításával és új gének hozzáadásával képesek voltak megfertőzni a növényeket A. tumefacienssel, és hagyták, hogy a baktérium a kiválasztott DNS-t beillessze a növények genomjába.
Nem minden növényi sejt fogékony az A. tumefaciens fertőzésre, ezért más módszereket fejlesztettek ki, beleértve az elektroporációt és a mikroinjekciót. A részecskebombázást John Sanford 1990-es találmánya, a Biolistic Particle Delivery System (génágyú) tette lehetővé.
Kérdések és válaszok
K: Mi a transzformáció a molekuláris biológiában?
V: A transzformáció egy sejt genetikai megváltoztatásának folyamata a DNS közvetlen felvétele és kifejeződése révén a környezetéből.
K: Melyik baktériumfajban fordul elő transzformáció a természetben?
V: A transzformáció néhány baktériumfajban természetes módon is előfordul.
K: Milyen kifejezéssel illetik azokat a baktériumokat, amelyek képesek átalakulni?
V: A transzformációra képes baktériumokat kompetensnek nevezzük.
K: Mi az a másik két eljárás, amellyel a transzformáción kívül külső genetikai anyagot is be lehet juttatni a baktériumsejtekbe?
V: A másik két folyamat, amellyel külső genetikai anyagot juttathatunk a baktériumsejtekbe, a konjugáció és a transzdukció.
K: Lehet-e mesterségesen transzformációt végezni?
V: Igen, a transzformáció mesterségesen is elvégezhető.
K: Mi a transzfekció definíciója?
V: A transzfekció az új genetikai anyag nem bakteriális sejtekbe, például állati és növényi sejtekbe történő bejuttatásának folyamata.
K: Miben különbözik a transzdukció a transzformációtól?
V: A transzdukció során idegen DNS-t juttatunk be egy bakteriofág segítségével a gazdaszervezetbe, míg a transzformáció során a DNS-t közvetlenül a környezetből vesszük fel és fejezzük ki.
