Rozdiel medzi všeobecnou a špecializovanou transdukciou

Kľúčový rozdiel - všeobecné a špecializované prevody
 

Transdukcia je mechanizmus, ktorý prenáša DNA z jednej baktérie na druhú baktériu bakteriofágom. Bakteriofág je vírus, ktorý infikuje a replikuje sa v baktérii. Je schopný sa pripojiť k bakteriálnej bunkovej stene a vstreknúť svoju DNA do baktérie. Vo vnútri baktérie sa vírusová DNA replikuje a vytvára potrebné zložky a enzýmy na výrobu nových bakteriofágov. Počas tohto procesu sa bakteriálna DNA rozpadá na kúsky a integruje sa s vírusovým genómom alebo sa vírusová DNA priamo integruje s bakteriálnou DNA. Nové bakteriofágy nesú v sebe bakteriálnu DNA. Keď tieto bakteriofágy infikujú ďalšie baktérie, dôjde k zmiešaniu bakteriálnej DNA. K transdukcii môže dôjsť buď lytickým cyklom alebo lysogénnym cyklom na základe typu bakteriofága. Preto existujú dva typy transdukcie, a to všeobecná transdukcia a špecializovaná transdukcia. Kľúčový rozdiel medzi všeobecnou a špecializovanou transdukciou je to generalizovaná transdukcia sa uskutočňuje virulentnými bakteriofágmi, pri ktorých sa lyzujú bakteriálne bunky, keď sa uvoľňujú nové bakteriofágy zatiaľ čo špecializovaná transdukcia je vykonávaná miernymi bakteriofágmi, v ktorých bakteriálna bunka nie je lyzovaná a vírusová DNA sa integruje s bakteriálnou DNA a prežije sa v prorázovom štádiu v baktérii niekoľko generácií..

OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je generalizovaný prevod
3. Čo je špecializovaná transdukcia
4. Porovnanie bok po boku - zovšeobecnené verzus špecializované prevody
5. Zhrnutie

Čo je generalizovaný transdukcia?

Existujú dva typy bakteriofágov: virulentný a mierny. Virulentný bakteriofág je schopný usmrtiť hostiteľskú baktériu. Vždy prechádzajú lytickým životným cyklom, ktorý spôsobuje smrť hostiteľských baktérií. Infekcia baktérie virulentným bakteriofágom a prenos bakteriálnej DNA na inú baktériu počas druhej infekcie je známa ako generalizovaná transdukcia. Generalizovaná transdukcia sa teda dá definovať ako prenos bakteriálnej DNA z jednej baktérie na inú baktériu virulentným bakteriofágom počas lytického cyklu bakteriofága. K prenosu bakteriálnej DNA dochádza v dôsledku chýb balenia genetického materiálu v nových fágoch. Balenie novo replikovanej vírusovej DNA do nových fágov vykazuje nízku vernosť. Preto počas balenia genetického materiálu môžu byť do fágov nesprávne vložené malé kúsky bakteriálnej DNA alebo rekombinovanej bakteriálnej DNA s vírusovou DNA. Ak sa bakteriálna DNA náhodne vloží do vírusového kapsidu, druhá infekcia zavádza túto DNA do inej baktérie. Preto je transdukcia úspešne ukončená medzi dvoma baktériami.

Po infekcii sú virulentné fágy schopné riadiť bakteriálny bunkový mechanizmus tak, aby replikovali svoju vlastnú DNA. Vírus sa tiež stáva schopný degradovať bakteriálny chromozóm na malé kúsky a spôsobuje náhle narušenie bakteriálnej bunkovej steny na uvoľňovanie zostavených fágov spôsobujúcich bunkovú smrť.

Všeobecný transdukčný proces

Všeobecná transdukcia je rýchly proces, pri ktorom baktérie odumrú v krátkom časovom období. Bakteriofág je schopný rozbiť bakteriálnu DNA na kúsky a zničiť bakteriálnu bunku. Kroky generalizovanej transdukcie je možné zhrnúť nasledovne.

1. Virulentný (lytický) bakteriofág infikuje baktériu.
2. Fágový genóm vstupuje do bakteriálnej bunky.
3. Vírus riadi bakteriálne metabolické mechanizmy, aby vytvoril svoju vlastnú DNA a ďalšie potrebné zložky a enzýmy.
4. Bakteriálna DNA hydrolyzuje na malé kúsky.
5. Balíky genetického materiálu vnútri nových fágov. Fragmenty bakteriálnej DNA sa občas balia do nových fágových kapsidov
6. Bakteriálne bunkové lyzuje a uvoľňuje nové fágy.
7. Keď transdukovaný fág infikuje ďalšiu baktériu, predchádzajúca bakteriálna DNA sa inkorporuje do novej.

Obrázok 01: Všeobecný transdukčný proces

Čo je špecializovaná transdukcia?

Mierne bakteriofágy vykazujú lysogénne životné cykly. Podieľajú sa na špecializovanom transdukčnom procese, pri ktorom sa fragment bakteriálnej DNA prenáša z jednej baktérie na druhú baktériu kvôli chybe. Preto môže byť špecializovaná transdukcia definovaná ako prenos darcovskej bakteriálnej DNA na inú baktériu pomocou miernych bakteriofágov. Keď infekcie miernymi fágmi infikujú baktérie, sú schopné integrovať vírusovú DNA do bakteriálneho chromozómu a zostať vo fáze proroctva po niekoľko generácií baktérií bez toho, aby ju uvoľnili z bakteriálneho genómu. Počas replikácie bakteriálneho genómu sa vírusová DNA replikuje a vstupuje do nových bakteriálnych buniek a prežíva. Avšak, keď sú profágy indukované určitými faktormi, vírusová DNA sa oddelí od bakteriálneho chromozómu. Niekedy počas tohto oddeľovania sa fragmenty bakteriálnych chromozómov oddeľujú a zostávajú pripojené k profágovej DNA. V dôsledku indukcie sa fágy následne podrobia lytickému cyklu. Vírusový genóm sa replikuje s pripojenou bakteriálnou DNA a balí sa do nových kapsidov a vytvára nové fágy. Nové fágy uvoľňujú bakteriálnu bunku lýzou. Keď nové fágy infikujú ďalšiu baktériu, prenesie sa na ňu bakteriálna DNA.

Špecializovaný transdukčný proces

Kroky špecializovanej transdukcie možno zhrnúť nasledovne.

1. Mírny bakteriofág infikuje baktériu.
2. Vírusová DNA sa integruje do bakteriálneho chromozómu a stáva sa profágovým štádiom
3. Vírusová DNA zostáva v baktériách niekoľko generácií
4. Po spontánnej indukcii vírusová DNA oddeľuje bakteriálnu chromozomálnu DNA.
5. Fragmenty bakteriálnej DNA sa oddelia od bakteriálneho chromozómu vírusovou DNA.
6. Vírusová DNA sa replikuje spolu s bakteriálnymi génmi a balí sa do nových kapsidov a vytvára nové fágy.
7. Bakteriálne bunkové lyzuje a uvoľňuje nové fágy.
8. Nové fágy infikujú nové baktérie.
9. Bakteriálna DNA sa počas infekcie zmieša s novými baktériami.

   

   Obrázok 02: Špecializovaná transdukcia ukázaná lambda fágom

Aký je rozdiel medzi všeobecnou a špecializovanou transdukciou?

Generalizovaný vs špecializovaný preklad
Všeobecná transdukcia sa uskutočňuje virulentnými alebo lytickými bakteriofágmi.	Špecializovaná transdukcia sa uskutočňuje pomocou miernych fágov.
Životný cyklus
Všeobecná transdukcia prechádza lytickým cyklom	Špecializovaná transdukcia prechádza lysogénnym cyklom.
Lýza baktérií
Bakteriálne bunkové lyzy rýchlo.	Bakteriálne bunky nie sú lyzované rýchlo, ale prežívajú niekoľko generácií.
Balenie genetického materiálu
Časť donorovej bakteriálnej DNA je vo vírusovej kapside uzavretá vo všeobecnej transdukcii	Malé časti bakteriálnej DNA zostávajú pripojené k vírusovej DNA počas oddelenia z bakteriálneho chromozómu a sú balené do nových kapsidov.
Integrácia vírusovej DNA
Vírusová DNA nie je integrovaná do bakteriálneho chromozómu.	Integruje sa bakteriálna a vírusová DNA.
Hydrolýza bakteriálnej DNA
Bakteriálna DNA hydrolyzuje vírusom na kúsky.	Bakteriálna DNA nie je hydrolyzovaná.
Výroba proroka
Počas generalizovanej transdukcie nedochádza k tvorbe profágov.	Počas špecializovanej transdukcie sa vytvárajú proroctvá.

Zhrnutie - všeobecné a špecializované prevody

Transdukcia je proces prenosu bakteriálnej DNA z jednej baktérie na druhú vírusom. Je to prirodzený proces, ktorý sa deje prostredníctvom lytických alebo lysogénnych cyklov. Virulentné fágy vykazujú všeobecnú transdukciu. Mierne fágy vykazujú špecializovanú transdukciu. Počas všeobecnej transdukcie vírus ničí bakteriálnu bunku. Pri špecializovanej transdukcii nie sú bakteriálne bunky rýchlo ničené, pokiaľ nedôjde k indukcii. Toto je hlavný rozdiel medzi všeobecnou a špecializovanou transdukciou. Vírusová DNA sa integruje do bakteriálneho chromozómu pri špecializovanej transdukcii a pri generalizovanej transdukcii nedochádza k integrácii.

referencie:
1. Bez obmedzenia. „Bakteriálna transdukcia - neobmedzená otvorená učebnica.“ Bezhraničná. Bez obmedzenia, 8. augusta 2016. Web. 26. apríla 2017
2. „Transdukcia - všeobecná transdukcia.“ Články o chromozóme, genetike, vírusoch a dna - JRank. N.p., n.d. Web. 26. apríla 2017
„Transdukcia (prokaryoty).“ Správy o prírode. Nature Publishing Group, n.d. Web. 26. apríla 2017

S láskavým dovolením:
1. „Lytický cyklus“ od spoločnosti xxoverflowed (CC BY 2.0) prostredníctvom služby Flickr
2. „Lambda fág“ od Tinastelly - vlastná práca (public domain) prostredníctvom Commons Wikimedia