Трансформация, общая характеристика явления

Прокариоты обладают уникальной способностью реагировать на изменения условий среды обитания быстрым приобретением необходимых новых генетических признаков. Наглядным примером такой адаптации к изменению условий может служить появление устойчивых к антибиотикам патогенных микроорганизмов, распространение которых становится в наше время все более серьезной проблемой. Пластичность генома прокариот обусловлена существованием эффективных природных механизмов горизонтального переноса геновмежду клетками бактерий, которые не являются родительскими и дочерними, а также между бактериями и другими организмами. Обмен генетической информацией служит важным фактором эволюции прокариот.

Известны три основные пути переноса ДНК:

1 трансформация- поглощение свободной ДНК из внешней среды;

2 конъюгация- внедрение ДНК из бактериальной клетки-донора в клетку-реципиент;

3 трансдукция- распространение генов бактерий умеренными бактериофагами.

Темой сегодняшней лекции является трансформация.

Трансформация- это перенос генетического материала от одного организма к другому путем поглощения свободной ДНК" из внешней среды и включения её в свой геном. Посредством генетической реком­бинации часть трансформирующей молекулы ДНК может обмениваться с частью хромосомной ДНК донора.

Впервые трансформация была обнаружена как феномен в экспериментах на Рпешпососсиз рпешпошае, когда в 1928 году Ф. Гриффите удалось продемонстрировать, что непатогенные мутантные клетки данного вида могут стать патогенными при их инъекции мышам одновременно с убитыми нагреванием вирулентными клетками, и это изменение происходит в результате трансформирующего действия высвобождающейся из убитых вирулентных клеток ДНК.

Наибольшей трансформирующей активностью обладает нативная ДНК. Минимальная длина цепочки ДНК, способной интегрироваться в реципиентную хромосому, составляет около 500 п.н. Однако обычно в рекомбинации участвуют фрагменты донорной ДНК длиной около 200 т.п.н, или около 1/200 всей бактериальной хромосомы.

Частота трансформацииможет быть очень высокой в зави­симости от числа компетентных клеток в данной популяции. Генетическая компетентность- это способность бактериальных клеток к поглощению экзогенной ДНК с последующим изменением генома. Компетентными бактерии могут становиться в результате их обработки физическими или химическими агентами, которые способствуют поглощению трансфор­мирующей ДНК.

В отличие от такой искусственной компетентности, природная компетентность- это генетически и физиологически детерминированное специфическое свойство данного штамма. Природная компетентность может быть индуцибельнойили конститутивной.Так, у 81гер1х>соссш рпешпошае компетентность индуцируют диффундирующие факторы - пептиды, экстретируемые в среду. Конститутивной компетентностью обладает возбудитель гонореи. Способность к трансформации у ВасШш зиЫШз зависит от фазы роста: при лимитировании его скорости роста примерно 10% клеток становятся компетентными, причем определяющим фактором возникновения компетентности служит дефицит азота.