Jaké jsou různé způsoby přenosu cizí DNA do bakterií?

Pro přenos cizí DNA do hostitelské buňky jsou implementovány různé metody. Existují dvě široké kategorie přenosu genů, které se vyskytují přirozeně nebo uměle s lidskou interference.

Horizontální přenos genu : Může být definován jako přenos materiálu z jedné buňky do druhé buňky jiné než rodičovská do dceřiné buňky.

Vertikální přenos genů: V tomto je přenos genů mezi rodičovskou buňkou do dceřiné buňky.

HGT [1] zahrnuje transformaci, transfekci a konjugaci.

Transformace : Známe Griffithův experiment a jeho transformační princip. Lze ji definovat jako vychytávání nahé DNA a její integraci do bakteriálního systému. Transformace je přirozeně pozorována u rostlin, zvířat a bakterií. Transformaci lze provést uměle prováděním specifických metod, jako je elektroporace, balistická metoda, chemické metody atd.

Transfekce [2] : Je to podobné transformaci. U eukaryotických buněk se transformační slovo používá k vztahu k rakovině, a proto je přijato transfekční slovo. Transfekční proces zahrnuje virus jako médium pro přenos genetického materiálu do eukaryotického systému.

Konjugace : Jedná se o přirozeně se vyskytující proces u bakterií a jiných prokaryot, který usnadňuje pohlavní reprodukci. Ke konjugaci dochází vytvořením konjugačního můstku, který umožňuje dárcovské buňce (samci) přenést genetický materiál do recipientní buňky (samice). Konjugační můstek je tvořen pili (tzv. Sex pili) těchto dvou bakterií. Poznámka: bakteriofágy jako M13 používají tyto pili k přenosu svého genetického materiálu přímo do bakteriální buňky.

Metody transformace používané genetickými inženýry a biotechnology pro transformaci buněk jsou obecně rozděleny do dvou kategorií: Fyzikální a chemické metody.

1) Chemické metody:

Ošetření CaCl2: CaCl2 by destabilizoval buněčnou membránu. Vázalo by se na DNA a pokrylo negativní náboj fosfátu. DNA tedy může snadno vstoupit do buňky přes lipidovou dvojvrstvu. CaCl2 způsobuje vysrážení DNA na vnější fázi lipidové membrány. Vystavení vzorku tepelnému šoku (42 ° C) zvyšuje výtěžek transformantů.

Ošetření PEG: Pro rostlinné buňky používáme PEG místo CaCl2. PEG je 4 000 Da molekul a destabilizuje membránu a tvoří komplex s DNA. DNA je pak snadno transportována do buňky.

Další chemické metody zahrnují použití DEAE dextranů, liposomů, nanočástic atd.

2) Fyzikální metody:

Elektroporace: Zahrnuje použití elektrického pulsu k vytvoření dočasných pórů v membráně. Malé plazmidy a DNA lze snadno začlenit pomocí chemických metod, ale u velkých molekul DNA musíme použít fyzikální metody. Pro elektroporaci by však měla být koncentrace vysoká. V případě rostlinných buněk je buňka obklopena vrstvami polysacharidů a dalších biomolekul, jako je hemicelulóza, celulóza, pektin atd. Proto ošetřujeme buňku enzymy, jako je hemicelulóza a celulóza, aby se odstranila buněčná stěna a přeměnila se buňka na protoplast. Póry v membráně tak mohou být snadno vytvořeny a DNA může být přenesena do buňky elektroporací.

http://www.scientzbio.com/s/

Biolistic metoda [4] : To je také nazýváno metodou bombardování částicemi, metodami částicových zbraní nebo jednoduše genovými zbraněmi. Přístroj se skládá z mikronosičů, které jsou vyrobeny z těžkých kovů, jako je Au, Ag, W atd. Zbraň se také skládá z protrhávacího kotouče, destičky, která nese mikronosiče (naložené DNA), zastavovací destičky a konečně destičky držící buňky . Když je zbraň vystřelena, je plyn stlačen do pistole, což vede k rozbití prasklého disku. Destička s mikronosičem (s DNA) se pohybuje směrem k dorazové destičce. Mikronosič by se pak pohyboval a vstoupil do buňky. DNA je tedy přímo přenesena do buňky. Použití genové zbraně však má určitá omezení. Existuje možnost vložení více částic a jejich akumulace, což může způsobit nadměrnou expresi genu nebo umlčení genu.

http://www.scientzbio.com/gene-transduction-device/

Mikroinjekce : Používají velmi jemnou pipetu pro injekce molekul DNA přímo do jádra buňky, která má být transformována. Používá se pro rostlinné a živočišné buňky.

Poznámka: Oceňuji vaše opravy a návrhy, pokud údaje nejsou relevantní.

Reference a další čtení

Brown, TA, 2016. Klonování genů a analýza DNA: úvod. John Wiley a synové.

Wolff, JA, Malone, RW, Williams, P., Chong, W., Acsadi, G., Jani, A. a Felgner, PL, 1990. Přímý přenos genů do myších svalů in vivo. Science, 247 (4949 Pt 1), str. 1465-1468.

Lorenz, MG a Wackernagel, W., 1994. Bakteriální přenos genů přirozenou genetickou transformací v prostředí. Mikrobiologické recenze, 58 (3), str. 563-602.

Lurquin, PF, 1997. Přenos genu elektroporatií