Aké sú rôzne spôsoby prenosu cudzej DNA do baktérií?

Na prenos cudzej DNA do hostiteľskej bunky sú implementované rôzne metódy. Existujú dve široké kategórie prenosu génov prirodzene alebo umelo s ľudskou interferenciou.

Horizontálny prenos génov : Môže byť definovaný ako prenos materiálu z jednej bunky do druhej bunky inej ako rodičovskej do dcérskej bunky.

Vertikálny prenos génov: V tomto prípade je prenos génov medzi rodičovskou bunkou a dcérskou bunkou.

HGT [1] zahŕňa transformáciu, transfekciu a konjugáciu.

Transformácia : Veľmi dobre poznáme Griffithov experiment a jeho transformačný princíp. Môže sa definovať ako vychytávanie nahej DNA a jej integrácia do bakteriálneho systému. Transformácia je prirodzene pozorovaná u rastlín, zvierat a baktérií. Transformácia sa môže vykonať umelo pomocou špecifických metód, ako je elektroporácia, balistická metóda, chemické metódy atď.

Transfekcia [2] : Je to podobné transformácii. Pre eukaryotické bunky sa transformačné slovo používa vo vzťahu k rakovine, a teda sa prijíma transfekčné slovo. Transfekčný proces zahrnuje vírus ako médium na prenos genetického materiálu do eukaryotického systému.

Konjugácia : Ide o prirodzene sa vyskytujúci proces v baktériách a iných prokaryotoch, ktorý uľahčuje sexuálnu reprodukciu. K konjugácii dochádza vytvorením konjugačného mostíka, ktorý umožňuje darcovskej bunke (samcovi) preniesť genetický materiál do recipientnej bunky (samice). Konjugačný mostík je tvorený pili (zvanou sex pili) týchto dvoch baktérií. Poznámka: bakteriofágy ako M13 používajú tieto pili na prenos svojho genetického materiálu priamo do bakteriálnej bunky.

Metódy transformácie používané genetickými inžiniermi a biotechnológmi na transformáciu buniek sú všeobecne rozdelené do dvoch kategórií: fyzikálne a chemické metódy.

1) Chemické metódy:

Ošetrenie CaCl2: CaCl2 by destabilizoval bunkovú membránu. Viazalo by sa na DNA a pokrylo negatívny náboj fosfátu. Preto môže DNA ľahko vstúpiť do bunky cez lipidovú dvojvrstvu. CaCl2 spôsobuje, že sa DNA zráža na vonkajšej fáze lipidovej membrány. Vystavenie vzorky tepelnému šoku (42 ° C) zvyšuje výťažok transformantov.

Ošetrenie PEG: Pre rastlinné bunky používame PEG namiesto CaCl2. PEG je 4 000 Da molekúl a destabilizuje membránu a tvorí komplex s DNA. DNA sa potom ľahko transportuje do bunky.

Medzi ďalšie chemické metódy patrí použitie dextranov DEAE, lipozómov, nanočastíc atď.

2) Fyzikálne metódy:

Elektroporácia: Zahŕňa použitie elektrického impulzu na vytvorenie dočasných pórov v membráne. Malé plazmidy a DNA sa môžu ľahko inkorporovať použitím chemických metód, ale pre veľké molekuly DNA musíme použiť fyzikálne metódy. Avšak v prípade elektroporácie by koncentrácia mala byť vysoká. V prípade rastlinných buniek je bunka obklopená vrstvami polysacharidov a ďalších biomolekúl, ako je hemicelulóza, celulóza, pektín atď. Preto na bunky pôsobíme enzýmami, ako je hemicelulóza a celulóza, aby sme odstránili bunkovú stenu a premenili bunku na protoplast. Takto sa môžu póry v membráne ľahko tvoriť a DNA sa môže preniesť do bunky elektroporáciou.

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

Biolistická metóda [4] : Nazýva sa tiež metóda bombardovania časticami, metóda časticového dela alebo jednoducho génová pištoľ. Prístroj sa skladá z mikronosičov, ktoré sú vyrobené z ťažkých kovov, ako sú Au, Ag, W atď. Pištoľ sa tiež skladá z pretrhnutého disku, doštičky, ktorá nesie mikronosiče (naložené DNA), zastavovacej doštičky a nakoniec doštičky na uchovanie buniek. , Keď je pištoľ vystrelená, je plyn stlačený do pištole, čo vedie k roztrhnutiu prasknutého disku. Doska s mikronosičom (s DNA) sa pohybuje smerom k zastavovacej doštičke. Mikronosič sa potom pohne a vstúpi do bunky. DNA sa teda priamo prenáša do bunky. Použitie génovej pištole však má určité obmedzenia. Existuje možnosť inzercie viacerých častíc a ich akumulácia, ktorá môže spôsobiť nadmernú expresiu génu alebo umlčanie génu.

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

Mikroinjekcie : Používajú veľmi jemné pipety na vstrekovanie molekúl DNA priamo do jadra bunky, ktorá sa má transformovať. Používa sa pre rastlinné a živočíšne bunky.

Poznámka: Ocenili by sme vaše opravy a návrhy, ak údaje nie sú relevantné.

Referencie a ďalšie čítania

Brown, TA, 2016. Klonovanie génov a analýza DNA: úvod. John Wiley a synovia.

Wolff, JA, Malone, RW, Williams, P., Chong, W., Acsadi, G., Jani, A. a Felgner, PL, 1990. Priamy prenos génov do myšieho svalu in vivo. Science, 247 (4949 Pt 1), str. 1465 až 1468.

Lorenz, MG a Wackernagel, W., 1994. Prenos bakteriálnych génov prirodzenou genetickou transformáciou v prostredí. Mikrobiologické prehľady, 58 (3), s. 563-602.

Lurquin, PF, 1997. Prenos génov elektroporatmi