Razlika med posplošeno in specializirano transdukcijo

Ključna razlika - posplošena vs specializirana transdukcija
 

Transdukcija je mehanizem, ki bakteriofag prenaša DNK iz ene bakterije v drugo. Bakteriofag je virus, ki okuži in se razmnožuje znotraj bakterije. Lahko se pritrdi na bakterijsko celično steno in vbrizga svoj DNK v bakterijo. Znotraj bakterije se virusna DNK razmnožuje in ustvari potrebne sestavine in encime, da ustvari nove številne bakteriofage. Med tem postopkom se bakterijska DNK razgradi na koščke in se integrira z virusnim genomom ali pa se virusna DNK neposredno integrira z bakterijsko DNK. Novi bakteriofagi nosijo bakterijsko DNK v sebi. Ko ti bakteriofagi okužijo drugo bakterijo, pride do mešanja bakterijske DNK. Transdukcija se lahko zgodi bodisi z litskim ciklom bodisi z lizogenim ciklom glede na vrsto bakteriofaga. Torej obstajata dve vrsti transdukcije, in sicer posplošena transdukcija in specializirana transdukcija. Ključna razlika med posplošeno in specializirano pretvorbo je v tem posplošena transdukcija opravijo virulentni bakteriofagi, v katerih se bakterijska celica lizira, ko se sprostijo novi bakteriofagi medtem specializirano transdukcijo izvajajo zmerni bakteriofagi, pri katerih bakterijska celica ni lizirana, virusna DNK pa se integrira z bakterijsko DNK in preživi v fazi profaga znotraj bakterije več generacij.

VSEBINA
1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je posplošena transdukcija
3. Kaj je specializirana transdukcija
4. Primerjava ob strani - posplošena vs specializirana transdukcija
5. Povzetek

Kaj je posplošena transdukcija?

Obstajata dve vrsti bakteriofagov: virulentni in zmerni. Virulenten bakteriofag lahko ubije bakterijo gostitelja. Vedno so podvrženi litskemu življenjskemu ciklu, kar povzroči smrt gostiteljskih bakterij. Okužba bakterije z virusno bakteriofago in prenos bakterijske DNA v drugo bakterijo med drugo okužbo poznamo kot generalizirano transdukcijo. Zato lahko posplošeno transdukcijo opredelimo kot prenos bakterijske DNK iz ene bakterije v drugo bakterijo z virulentnim bakteriofagom med ličkim ciklom bakteriofaga. Bakterijski prenos DNK se zgodi zaradi napak v pakiranju genskega materiala v novih fagah. Embalaža na novo replicirane virusne DNK v nove fage kaže majhno zvestobo. Tako lahko med pakiranjem genskega materiala v fage narobe vključimo majhne koščke bakterijske DNK ali rekombinirano bakterijsko DNK z virusno DNK. Če se bakterijska DNA slučajno vstavi v virusni kapsid, druga okužba vnese to DNK v drugo bakterijo. Tako se transdukcija uspešno zaključi med dvema bakterijama.

Po okužbi so virulentni fagi sposobni nadzorovati bakterijske celične stroje za kopiranje lastne DNK. Virus postane tudi sposoben razgraditi bakterijski kromosom na majhne koščke in povzroči nenadno razpadanje bakterijske celične stene zaradi sproščanja sestavljenih fag, kar povzroči celično smrt.

Splošni postopek pretvorbe

Splošna transdukcija je hiter proces, v katerem bakterije umrejo v kratkem času. Bakteriofag lahko razbije bakterijsko DNK na koščke in uniči bakterijsko celico. Korake splošne transdukcije lahko povzamemo na naslednji način.

1. Virulentni (lični) bakteriofag okuži bakterijo.
2. Gen faga vstopi v bakterijsko celico.
3. Virus upravlja presnovne mehanizme bakterij, da sestavi lastno DNK in druge potrebne sestavine in encime.
4. Bakterijska DNA hidrolizira na majhne koščke.
5. Znotraj novih fagov se gensko gradivo nabira. Občasno se bakterijski fragmenti DNK naberejo v nove kapside faga
6. Bakterijske celice lizirajo in sproščajo nove fage.
7. Ko transducirani fag okuži drugo bakterijo, se prejšnja bakterijska DNA vključi v novo.

Slika 01: Splošni postopek pretvorbe

Kaj je specializirana transdukcija?

Zmerni bakteriofagi kažejo lizogene življenjske cikle. Vključeni so v specializiran postopek transdukcije, pri katerem se delček bakterijske DNK zaradi napake prenese iz ene bakterije v drugo. Zato lahko specializirano transdukcijo opredelimo kot prenos bakterijske DNA donorja v drugo bakterijo zmernimi bakteriofagi. Ko zmerni fagi okužijo bakterije, lahko virusni DNK integrirajo v bakterijski kromosom in ostanejo v fazi profaga več generacij bakterij, ne da bi ga sprostili iz bakterijskega genoma. Med podvajanjem bakterijskega genoma je virusna DNK podvojena in vstopi v nove bakterijske celice in preživi. Ko pa profage sprožijo določeni dejavniki, se virusni DNK odcepi od bakterijskega kromosoma. Včasih se med tem odvajanjem delci bakterijskih kromosomov odcepijo in ostanejo pritrjeni na DNK profage. Zaradi indukcije fagi kasneje prestanejo litski cikel. Virusni genom se razmnožuje s priloženo bakterijsko DNK in pakira znotraj novih kapsidov in naredi nove fage. Novi fagi bakterijsko celico sprostijo z lizo. Ko nov fag okuži drugo bakterijo, se vanj prenese bakterijska DNK.

Specializiran postopek transdukcije

Korake specializirane transdukcije lahko povzamemo na naslednji način.

1. Zmerni bakteriofag okuži bakterijo.
2. Virusna DNK se integrira v bakterijski kromosom in postane faza profage
3. Virusna DNK ostane v bakterijah več generacij
4. Po spontani indukciji virusna DNK izloči bakterijsko kromosomsko DNK.
5. Odlomki bakterijske DNK se odkrijejo od bakterijskega kromosoma z virusno DNK.
6. Virusna DNA se razmnožuje skupaj z bakterijskimi geni in pakira znotraj novih kapsidov in naredi nove fage.
7. Bakterijske celice lizirajo in sproščajo nove fage.
8. Novi fagi okužijo nove bakterije.
9. Bakterijska DNA se med okužbo meša z novimi bakterijami.

   

   Slika 02: Specializirana transdukcija, prikazana z lambda fagom

Kakšna je razlika med posplošeno in specializirano transdukcijo?

Splošno vs Specialized Transduction
Splošno transdukcijo izvajajo virulentni ali litski bakteriofagi.	Specializirana transdukcija poteka z zmernimi fagi.
Življenski krog
Generalizirana transdukcija je podvržena ličnemu ciklu	Specializirana transdukcija je pod lizogenim ciklom.
Lizba bakterij
Bakterijske celice hitro lizirajo.	Bakterijske celice se ne lizirajo hitro, vendar preživijo več generacij.
Pakiranje genskega materiala
Del bakterijske DNK darovalke je v generalizirani transdukciji zaprt znotraj virusnega kapsida	Majhni deli bakterijske DNK med odvajanjem od bakterijskega kromosoma ostanejo pritrjeni na virusno DNK in se spakirajo v nove kapside.
Integracija virusne DNK
Virusna DNK ni integrirana v bakterijski kromosom.	Vključuje se bakterijska in virusna DNK.
Hidroliza bakterijske DNK
Bakterijska DNA virus hidrolizira na koščke.	Bakterijska DNK se ne hidrolizira.
Proizvodnja profaga
Med generalizirano transdukcijo ni tvorbe profaga.	Profagi nastanejo med specializirano transdukcijo.

Povzetek - posplošeno vs specializirana transdukcija

Transdukcija je proces prenosa bakterijske DNK iz ene bakterije v drugo z virusom. Gre za naraven proces, ki se dogaja skozi lizične ali lizogene cikle. Virulentni fagi kažejo na splošno transdukcijo. Zmerni fagi kažejo specializirano transdukcijo. Med generalizirano transdukcijo virus uniči bakterijsko celico. Pri specializirani transdukciji bakterijske celice ne uničijo hitro, razen če pride do indukcije. To je glavna razlika med posplošeno in specializirano transdukcijo. Virusna DNK se v specializirano transdukcijo integrira v bakterijski kromosom in integracija ne pride pri posplošeni transdukciji.

Referenca:
1. Brezmejno. "Bakterijska transdukcija - odkrit učbenik brez meja." Brezmejna. Brezmejno, 8. avgust 2016. Splet. 26. april 2017
2. "Transdukcija - posplošena transdukcija." Članki za kromosome, genetike, viruse in Dna - JRank. N.p., n.d. Splet. 26. april 2017
"Transdukcija (prokarioti)." Novice o naravi Nature Publishing Group, n.d. Splet. 26. april 2017

Vljudnost slik:
1. "Lytic Cycle" avtorja xxoverflowed (CC BY 2.0) prek Flickr
2. »Lambda Phage« avtorja Tinastella - Lastno delo (javno delo) prek Commons Wikimedia