Трансформация (генетика)
В молекулярната биология трансформацията е генетична промяна на клетката чрез директно приемане и експресия на ДНК от заобикалящата я среда.
Трансформацията се случва естествено при някои видове бактерии, а може да се извърши и по изкуствен път. Бактериите, които са способни да се трансформират, независимо дали по естествен или изкуствен начин, се наричат компетентни.
Трансформацията е един от трите процеса, чрез които в бактериалните клетки може да се вкара външен генетичен материал. Другите два са конюгация (прехвърляне на генетичен материал между две бактериални клетки в пряк контакт) и трансдукция (инжектиране на чужда ДНК чрез бактериофаг в гостоприемника).
Трансформацията може да се използва и за описание на вмъкването на нов генетичен материал в небактериални клетки, като например животински и растителни клетки. Въвеждането на чужда ДНК в еукариотни клетки обикновено се нарича "трансфекция".
История
Трансформацията е демонстрирана за първи път през 1928 г. от британския бактериолог Фредерик Грифит. Грифит открива, че безвреден щам на Streptococcus pneumoniae може да стане вирулентен, след като бъде изложен на топлинно убити вирулентни щамове.
Грифит смята, че някакъв "трансформиращ принцип" от щама, убит с топлина, е отговорен за превръщането на безвредния щам във вирулентен. През 1944 г. Осуалд Ейвъри, Колин Маклауд и Маклин Маккарти определят този трансформиращ принцип като генетичен. Те изолират ДНК от вирулентен щам на S. pneumoniae и използвайки само тази ДНК, успяват да направят безвреден щам вирулентен. Те наричат това приемане и включване на ДНК от бактериите "трансформация". Вижте експеримента на Avery-MacLeod-McCarty.
Резултатите от тези експерименти първоначално са посрещнати скептично от научната общност. Едва след откриването на други методи за генетичен трансфер (конюгация през 1947 г. и трансдукция през 1953 г.) от Джошуа Ледерберг експериментите на Ейвъри са приети. Трансформацията се превръща в рутинна процедура в лабораториите едва през 1972 г., когато Коен успешно трансформира Escherichia coli чрез третиране на бактериите с калциев хлорид. Това създава ефективна и удобна процедура за трансформиране на бактерии и открива пътя за биотехнологиите и научните изследвания.
Изследва се и трансформирането на животински и растителни клетки, като през 1982 г. е създадена първата трансгенна мишка чрез инжектиране на ген за хормон на растежа на плъх в миши ембрион.
През 1907 г. е открита бактерия, която причинява тумори по растенията - Agrobacterium tumefaciens, а в началото на 70-те години на миналия век е установено, че причинителят на тумори е ДНК плазмид, наречен Ti плазмид. Чрез премахване на гените в плазмида, които предизвикват тумора, и добавяне на нови гени изследователите успяват да заразят растенията с A. tumefaciens и да позволят на бактериите да вмъкнат избраната от тях ДНК в геномите на растенията.
Не всички растителни клетки са податливи на инфектиране от A. tumefaciens, затова са разработени други методи, включително електропорация и микроинжектиране. Бомбардировката с частици става възможна с изобретяването на Системата за доставяне на биолистични частици (генно оръжие) от Джон Санфорд през 1990 г.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява трансформацията в молекулярната биология?
О: Трансформацията е процес на генетична промяна на клетката чрез директно приемане и експресия на ДНК от заобикалящата я среда.
В: При кои видове бактерии трансформацията протича естествено?
О: Трансформацията се среща естествено при някои видове бактерии.
В: Какъв е терминът, използван за бактериите, които могат да се трансформират?
О: Бактериите, които са способни да се трансформират, се наричат компетентни.
В: Кои са другите два процеса, чрез които външен генетичен материал може да бъде внесен в бактериалните клетки, освен трансформацията?
О: Другите два процеса, чрез които външен генетичен материал може да бъде внесен в бактериални клетки, са конюгация и трансдукция.
В: Може ли трансформацията да се извърши изкуствено?
О: Да, трансформацията може да се извърши и по изкуствен път.
В: Какво е определението за трансфекция?
О: Трансфекцията е процес на въвеждане на нов генетичен материал в небактериални клетки, като например животински и растителни клетки.
В: По какво трансдукцията се различава от трансформацията?
О: Трансдукцията включва инжектиране на чужда ДНК от бактериофаг в гостоприемника, докато трансформацията включва директно приемане и експресия на ДНК от околната среда.
