|
ТРАНСФОРМАЦИЯ (от
лат. transformatio - превращение), в молекулярной генетике, изменение наследственных
св-в клеток в результате проникновения в них чужеродной ДНК.
В результате Т. клетка-реципиент
может приобрести и устойчиво передавать своим потомкам признак, ранее у нее
отсутствующий, но имеющийся у клетки донора (напр., ген устойчивости к антибиотикам).
Т. у мн. бактерий (пневмококки,
стрептококки, гемофиль-ные бактерии, бациллы)-естественный процесс, происходящий
в прир. популяциях. При этом клетки, способные поглощать и включать в свою хромосому
чужеродную ДНК, находятся в состоянии т. наз. компетентности (готовности), наступающем
в определенный период жизненного цикла (конец фазы роста). Развитие компетентности
может идти по "каскадному" типу: клетки, ставшие компетентными,
выделяют в среду низкомол. белок (т. наз. фактор
компетентности), к-рый, адсорбируясь на др. клетках, делает их также компетентными.
Механизм Т. включает необратимую
адсорбцию ДНК клетки-донора (напр., выделяемую в среду в результате лизиса клеток)
на пов-сти клетки-реципиента. Хорошо адсорбируется лишь ДНК, имеющая мол. массу
не менее 300 тыс. У большинства бактерий адсорбироваться может ДНК любого происхождения.
У гемофильных бактерий адсорбируются лишь такие фрагменты ДНК, к-рые несут специфич.
последовательности из 11 пар нуклеотидов, характерных лишь для ДНК таких бактерий.
Видоспецифич. адсорбция характерна также для гонококков. Адсорбция осуществляется
на спец. рецепторах, где ДНК связывается с особыми белками и "втягивается"
в клетку. При этом одна из нитей ДНК разрушается благодаря нуклеазной активности
связывающих ДНК белков, и в клетку поступает уже однонитевая ДНК. Она тут же
обволакивается молекулами белков, к-рые защищают ДНК от клеточных экзонуклеаз
и способствуют ее контакту с хромосомой, а затем рекомбинации с ней.
На этом процесс Т. завершается.
ДНК можно ввести в бактерии
также искусственно. Для этого, напр., бактерии кишечной группы (для них естественная
Т. не характерна) охлаждают и обрабатывают растворами СаСl2 или RbCl
либо подвергают замораживанию при низких т-рах с последующим оттаиванием. Клетки
при этом становятся проницаемыми для ДНК, однако механизм Т. в этом случае совершенно
иной, чем описанный выше.
В бактерии посредством
Т. можно ввести также ДНК плазмид. Конечным результатом этого является
возникновение клетки, несущей чужеродную плазмиду в автономном состоянии или
включенную в состав хромосомы. Механизм проникновения в клетку плазмидной ДНК
такой же, как и хромосомной. Однако возникновение однонитевой ДНК и др. процессы,
сопутствующие поглощению, настолько "уродуют" плазмиды, что вероятность
правильного восстановления кольцевой реплицирующейся формы низка (Т. клетки
мономерными формами плазмид не эффективна). Поэтому употребляют мультимерные
(состоящие из неск. плазмид) формы или плазмиды с прямыми повторами нуклеотидов,
отчего шансы на "сборку" полноценной плазмиды повышаются.
С помощью плазмид можно
также осуществить Т. протопластов (клетки с удаленной клеточной стенкой), к-рые
затем регенерируют в полноценные клетки. ДНК, проникая в них, почти не повреждается
и остается двунитевой. Плаз-мидная Т. во многом близка к т. наз. трансфекции,
когда бактерии поглощают ДНК фага (вирус бактерий), предварительно выделенную
из фаговых частиц. Эта ДНК в бактерии кодирует образование новых частиц фага,
к-рые разрушают затем бактериальную клетку и выходят наружу.
Т. у дрожжей м. б. осуществлена
только искусственным путем. Для этой цели используют протопласты или обрабатывают
клетки солями щелочных металлов. ДНК проникает в дрожжевые протопласты также
под действием электрич. разрядов (т. наз. электропорация).
Т. клеток млекопитающих
осуществима только искусственно в результате микроинъекций чужеродной ДНК в
ядра эмбрионов, соматич. клеток или путем поглощения ДНК клетками в культуре
тканей. Чаще всего ДНК добавляют к смеси р-ра СаСl2 и фосфатного
буфера; образуется мелкодисперсный осадок, к-рый адсорбируется и поглощается
клетками. Возможно также введение ДНК в липосоме или путем использования в качестве
переносчика ДНК-содержа-щего умеренного вируса с включением в его геном фрагментов
ДНК животных.
Клетки растений не способны
поглощать ДНК. При Т. клеток двудольных растений используют регенерирующие протопласты,
поглощающие свободную ДНК и ДНК, заключенную в липосомы. Регенерирующие трансформированные
протопласты образуют т. наз. каллусную ткань, из к-рой затем формируется растение.
Др. способом введения чужеродной ДНК в геном таких растит. клеток является естественное
заражение их бактерией Agrobacterium tume-faciens,
несущей Ti- или Ri-плазмиды. Эта бактерия способна проникать в интактные растит.
клетки, и освобождающиеся затем плазмиды встраиваются в геном. У однодольных
растений эти плазмиды не функционируют в клетке, для их Т. прибегать к прямому
переносу ДНК в протопласты, используя электропорацию. Т. растений можно осуществлять
также путем "выстрела" в клетку ускоренными частицами вольфрама
или золота, на к-рые предварительно нанесена ДНК.
Т. используют в генетической
инженерии для введения в клетку генов, несущих заданную информацию.
Т. впервые была открыта
в 1928 Ф. Гриффитом. В 1944 О. Эвери с сотрудниками показал, что превращение
нек-рых непатогенных бактерий в патогенные осуществляется в результате переноса
в геном первых ДНК, высвобождающейся из клеток вирулентных штаммов.
===
Исп. литература для статьи «ТРАНСФОРМАЦИЯ»: Кожина Т.
И., Захаров И. А., "Успехи современной биологии", 1987, т. 104,
в. 1(4), с. 3-21; Прозоров А. А., Трансформация у бактерий, М., 1988; Sybenga
J., "Theor. Appl. Genet.", 1983, v. 66, № 3-4, p. 179-201;
Kucherlopati R., Skoultchi A. I., "CRC critical rev. biochem.",
1984, v. 16, № 4, p. 349-79. А. А. Прозоров.
Страница «ТРАНСФОРМАЦИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
|
