Трансдукция у бактерий.Общая и специфическая трансдукция

Трансдукция – процесс переноса генов из одних бактериальных клеток в другие при помощи бактериофага. К трансдукции способны как умеренные фаги, так и вирулентные, последние уничтожают популяцию бактерий, поэтому трансдукция с их помощью не имеет большого значения ни в природе, ни при проведении исследований. (открыл в 1951г. Н. Зиндер)

Бывает общая и специфическая тр.

Общую тр. (неспец) (передаются разные гены, локализация трансдуцирующего фага непостоянна) - осуществляют умеренные бактериофаги. Общая трансдукция используется в генетике бактерий для картирования генома и конструирования штаммов. Осуществляется фагом P1, существующим в бактериальной клетке в виде плазмиды, фагами P22 и Mu, встраивающимися в любой участок бактериальной хромосомы. После индуцированияпрофага с вероятностью в 10⁻⁵ на одну клетку возможна ошибочная упаковка фрагмента ДНК бактерии в капсид фага, ДНК самого фага в нём в этом случае нет. Длина этого фрагмента равна длине нормальной фаговой ДНК, его происхождение может быть любым: случайный участок хромосомы, плазмида, другие умеренные фаги.

Попадая в другую бактериальную клетку, фрагмент ДНК может включаться в её геном, обычно путём гомологичной рекомбинации. Перенесённые фагом плазмиды способны замыкаться в кольцо и реплицироваться уже в новой клетке. В ряде случаев фрагмент ДНК не встраивается в хромосому реципиента, не реплицируется, но сохраняется в клетке и транскрибируется. Это явление носит название абортивной трансдукции.

Специфическая тр.(переносится всегда один и тот же ген, трансдуцирующий фаг всегда в одном и том же месте)

Наиболее хорошо изучена специфическая трансдукция на примере фага λ. Этот фаг встраивается только в один участок (att-сайт) хромосомы E. coli с определённой последовательностью нуклеотидов (гомологичной att-участку в ДНК фага). Во время индукции его исключение может пройти с ошибкой (вероятность 10−3—10−5 на клетку): вырезается фрагмент тех же размеров что и ДНК фага, но с началом не в том месте. При этом часть генов фага теряется, а часть генов E. coli захватывается им. Вероятность переноса гена в этом случае падает при увеличении расстояния от него до att-сайта. Для каждого специфически встраивающегося в хромосому умеренного фага характерен свой att-сайт и, соответственно, расположенные рядом с ним гены, которые он способен передавать. Ряд фагов может встраиваться в любое место на хромосоме и переносить любые гены по механизму специфической трансдукции. Кроме того, в хромосоме обычно есть последовательности, частично гомологичные att-участку ДНК фага. При повреждении полностью гомологичного att-сайта можно добиться включения фага в хромосому по этим последовательностям и передачу в ходе специфической трансдукции генов, соседних уже с ними.

Когда умеренный фаг, несущий бактериальные гены, встраивается в хромосому новой бактерии-хозяина, она содержит уже два одинаковых гена — собственный и принесённый извне. Поскольку фаг лишён части собственных генов, часто он не может индуцироваться и размножиться. Однако при заражении этой же клетки «вспомогательным» фагом того же вида, индуцирование дефектного фага становится возможным. Из хромосомы выходят и реплицируются как ДНК нормального «вспомогательного» фага, так и ДНК дефектного, вместе с переносимыми им бактериальными генами. Поэтому около 50% образующихся фаговых частиц несут бактериальную ДНК. Это явление носит название трансдукции с высокой частотой (HFT от англ. High frequency transduction).

Специализированная трансдукция используются как мощный инструмент для манипуляции генами: молекулярного клонирования, картирование отдельных генов и мутаций в них, направленного мутагенеза, комплементацийного анализа и тому подобное.

*(Из лекц)

1. Бактериофаги- бактериальные вирусы, участвующие в передаче ген. инф. путем трансд.

2. В сборке фага 3 этапа: Упаковка ДНК в головки; Сборка хвостов; Сборка хвостовых фибрилл; Лизоцим используется для разрушения

Типы тр. :

· Полная– привнесенный ген наследуется стабильно , поскольку интегрирует с хромосомой реципиента

· Абортивная– один из видов трансдукции, при которой участок хромосомы одной бактерии, попавший в другую бактериальную клетку с помощью бактериофага, сохраняется в цитоплазме реципиентной клетки в виде нереплицирующейся молекулы и передается только одной дочерней клетке, а в дальнейшем теряется в потомстве. Явление А. т. обнаружено Дж. Ледербергом с соавт. в 1953 г.

· Котрансдукция-одновременный перенос при трансдукции двух и более генов-маркеров. К. используется при определении генетических расстояний между этими маркерами, т. е. при генетическом картировании.

· Генерализованнаятр.это явление предполагает передачу любого фрагмента хромосомы.

Системы скрещиваний в селекции растений и животных. Аутбридинг. Инбридинг. Коэффициент инбридинга – показатель степени гомозиготности организмов. Линейная селекция. Отдаленная гибридизация. Особенности межвидовой и межродовой гибридизации; скрещиваемость, фертильность и особенности расщепления у гибридов. Пути преодоления нескрещиваемости.

Селекция – это наука, изучающая биологические основы и разрабатывающая методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.Объединяет подходы эволюционной биологии и генетики.

Цель: создание пород, сортов и штаммов с учетом конкретных условий получения продукции (продуктивных и практически полезных в условиях экологических стрессов)

· Тесно связана с практической полезностью и потребностями рынка сбыта продукции.

· Развитие селекции как науки базируется на законах генетики.