Трансду́кция (от лат. transductio — перемещение) — процесс переноса ДНК между клетками при помощи вирусов . Примером трансдукции является перенос бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом . Общая трансдукция используется в генетике бактерий для картирования генома . К трансдукции способны как умеренные фаги, так и вирулентные , последние, однако, уничтожают популяцию бактерий, поэтому трансдукция с их помощью не имеет большого значения ни в природе, ни при проведении исследований.

Трансдукция была описана и Джошуа Ледербергом в 1952 году у Salmonella . Они наблюдали восстановление нормальных фенотипов у ауксотрофных штаммов , и доказали, что перенос генетического материала мог осуществлять только вирус .

Механизм

Трансдукция — это опосредованная фагами передача ДНК между бактериальными клетками. Ключевой этап этого процесса — упаковка переносимой ДНК в головку фага во время литической фазы его жизненного цикла , то есть когда клетка погибает, высвобождая наружу вирусные частицы . Как правило, при сборке вирусных частиц в головку фага попадает его собственная ДНК, но изредка случаются ошибки, когда в головку фага попадают фрагменты бактериальной ДНК, которые могли образоваться, например, при вызванном фагом разрушении бактериальной хромосомы . Фаговые частицы, содержащие фрагменты бактериальной ДНК, называют трансдуцирующими частицами. Они могут заражать клетки как нормальные фаги, так как имеют все необходимые для этого гены . Когда после прикрепления к клетке фаг впрыскивает в неё свою геномную ДНК, он впрыскивает и бактериальную ДНК, содержащуюся в его головке . Любопытно, что трансдукция возможна и во время литического цикла .

К трансдукции способны не все фаги. К ней способны лишь те фаги, которые вызывают фрагментацию бактериальной геномной ДНК на фрагменты нужного размера, чтобы они поместились в капсид . Иногда в вирион попадает не геномная ДНК бактерии, а плазмида , которая после попадания в следующую заражённую клетку продолжит удваиваться. Фрагменты генома, переносимые фагами, напротив, к репликации неспособны ; их удвоение возможно лишь в том случае, если они смогут интегрироваться в хромосому бактерии-реципиента . Если фрагмент бактериального генома так и останется свободным, он в течение нескольких поколений будет попадать в одну из дочерних клеток при делении ; такую трансдукцию называют абортивной .

Когда фаги переходят от лизогенной к литической фазе жизненного цикла и вырезаются из генома хозяина, они иногда захватывают с собой небольшие участки бактериальной ДНК. Поскольку в этих случаях количество бактериальной ДНК, попавшей в вирусную частицу, очень мало и ограничивается одним или несколькими генами, то такую трансдукцию называют специализированной . Так, фаг λ кишечной палочки Escherichia coli может трансдуцировать лишь два гена: gal , отвечающий за усвоение галактозы , и bio , участвующий в синтезе биотина . Изредка могут возникать так называемые гетерогеноты — клетки, у которых ген, переносимый некоторым фагом, есть и в свободном виде, и в составе генома .

Трансдукционное картирование

Трансдукцию применяли для картирования генов бактериальных хромосом. Метод основан на том, что фрагменты бактериальной ДНК, переносимые при трансдукции, достаточно велики и могут содержать целый ряд генов, поэтому близко расположенные гены могут при трансдукции переноситься одновременно (котрансдукция). Чем меньше гены сцеплены , тем меньше наблюдается котрансдукция. На основе этой информации можно восстановить порядок следования генов на бактериальной хромосоме .

Примечания

Литература

• Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. — СПб. : Издательство Н-Л, 2010. — 718 с. — ISBN 978-5-94869-105-3 .
• Клаг Уильям С., Каммингс Майкл Р., Спенсер Шарлотта А., Палладино Майкл А. Основы генетики. — М. : ТЕХНОСФЕРА, 2016. — С. 264—265. — 944 с. — ISBN 978-5-94836-416-2 .
• Jeremy W. Dale, Simon F. Park. . — 4th Edition. — John Wiley & Sons, Ltd, 2004. — ISBN 0-470-85084-1 .