Kľúčový rozdiel medzi transformáciou a transdukciou je v tom, že transformácia je mechanizmus, ktorý mení genetický materiál baktérií priamym príjmom exogénneho genetického materiálu z jeho okolia cez bunkovú membránu a jeho začlenením do genómu, zatiaľ čo transdukcia je injekcia cudzej DNA bakteriofágovým vírusom do hostiteľskej baktérie.
Konjugácia je dobre známa metóda rekombinácie DNA, ktorú možno nájsť v eukaryotoch aj prokaryotoch. Vedci zistili, že je možné preniesť DNA z jednej bakteriálnej bunky do druhej pomocou ďalších dvoch mechanizmov: transformácie a transdukcie. Podobne ako pri konjugácii, tieto dva mechanizmy prenášajú DNA v jednom smere a dochádza k rekombinácii medzi alelami v homológnych oblastiach DNA. Oba mechanizmy prenášajú veľmi malé množstvo DNA a neprenášajú celý bunkový chromozóm.
Čo je transformácia?
Fred Griffith, lekár na britskom ministerstve zdravotníctva v Londýne, objavil proces transformácie v roku 1928. Je to mechanizmus, ktorým baktérie prijímajú fragmenty DNA z prostredia a začleňujú ich do svojich chromozómov. Po úspešnej transformácii získava prijímajúca bunka (transformant) niektoré vlastnosti, ktoré v nej predtým neboli prítomné. V prokaryotoch, ako sú baktérie, dochádza k transformácii pravidelne, keď bunky existujú vo veľkom počte, napríklad v ľudskom črevnom trakte alebo v bohatej pôde.
Obrázok 01: Transformácia
Na uskutočnenie úspešnej transformácie by mala byť baktéria dostatočne kompetentná. Transformácia alebo schopnosť bunky prijímať extracelulárnu DNA z prostredia teda závisí od kompetencie baktérie. Kompetencia závisí od variabilných vlastností medzi bakteriálnymi druhmi. Transformácia môže byť vykonaná umelo; niekedy sa dokonca vyskytuje prirodzene. Ak sa vyskytuje prirodzene, zvyšuje potenciál spôsobovať ochorenie častejšie.
Čo je to transdukcia?
Na rozdiel od transformácie vyžaduje transdukcia vírus ako činidlo na prenášanie fragmentu DNA z bunky darcu do bunky príjemcu. Tieto vírusy sú vírusy alebo bakteriofágy infikujúce baktérie. Ako všetky vírusy, aj tieto bakteriofágy majú jadro z DNA alebo RNA obklopené proteínovým plášťom. Bakteriofágy sa pripájajú na povrchové receptory baktérií a priamo vstrekujú vírusovú DNA do baktérií.
Transdukcia prebieha dvoma spôsobmi: lytickým cyklom alebo lyzogénnym cyklom. V lytickom cykle vírusový fág preniká do hostiteľskej bunky, ničí chromozóm hostiteľa a replikuje sa v hostiteľskej bunke. Nakoniec tieto fágy zničia (lyzujú) rovnakú hostiteľskú bunku; preto ich nazývame virulentné fágy. Na rozdiel od lytického cyklu nedochádza v lyzogénnom cykle k priamej lýze bakteriálnej bunky. V lyzogénnom cykle sa fágová DNA integruje s hostiteľským chromozómom ako profág. Po integrácii sa hostiteľská bunka podrobuje replikácii DNA a binárnemu štiepeniu, výsledkom čoho sú kópie hostiteľskej bunky s profágmi. Nakoniec sa tieto profágy ospravedlnia z chromozómov hostiteľov a prejdú do lytického cyklu.
Obrázok 02: Transdukcia
Transdukcia je užitočný nástroj v genetickom inžinierstve pri zavádzaní cudzieho génu do baktérií. Je tiež užitočné pochopiť mechanizmus, ktorým sa antibiotiká stávajú neúčinnými v dôsledku prenosu génov rezistencie na antibiotiká medzi baktériami.
Aké sú podobnosti medzi transformáciou a transdukciou?
- Transformácia a transdukcia sú dva mechanizmy zapojené do horizontálneho prenosu génov z jednej baktérie do druhej.
- Tieto dva mechanizmy prenášajú DNA jedným smerom.
- Oba mechanizmy však prenášajú veľmi malé množstvo DNA a neprenášajú celý bunkový chromozóm.
- Navyše, transformácia aj transdukcia sú dôležitými nástrojmi v molekulárnej biológii a genetickom inžinierstve.
Aký je rozdiel medzi transformáciou a transdukciou?
Transformácia je genetická zmena baktérií priamym príjmom a inkorporáciou exogénnej DNA z ich okolia. Na druhej strane, transdukcia je proces, ktorým vírus prenáša genetický materiál z jednej baktérie na druhú. Toto je kľúčový rozdiel medzi transformáciou a transdukciou. Transformáciu objavil Fred Griffith v roku 1928, zatiaľ čo transdukciu objavili Norton Zinder a Joshua Lederberg v roku 1952. Navyše, holá DNA sa počas transformácie pohybuje po stene a membráne príjemcu bez pomoci vírusu. Transdukciu však vykonáva bakteriofág. Preto aj toto môžeme považovať za rozdiel medzi transformáciou a transdukciou.
Pri transformácii sa navyše získavajú extracelulárne fragmenty DNA. Pri transdukcii bakteriofág vkladá fragment DNA do baktérií. Ide teda o významný rozdiel medzi transformáciou a transdukciou. Okrem toho je ďalším rozdielom medzi transformáciou a transdukciou to, že prenos plazmidu je možný pri transformácii, zatiaľ čo pri transdukcii k nemu pravdepodobne nedochádza. Okrem toho je ďalším významným rozdielom medzi transformáciou a transdukciou to, že transformácia je citlivá na DNAázu, zatiaľ čo transdukcia je rezistentná na DNAázu.
Infografika nižšie predstavuje rozdiel medzi transformáciou a transdukciou ako porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Transformácia vs Transdukcia
Transformácia a transdukcia sú dva spôsoby horizontálneho prenosu génov medzi baktériami. Transformácia je proces priameho vychytávania exogénnej DNA z okolia cez bunkovú stenu a membránu do bakteriálnej bunky a začlenenie do jej genómu. Na druhej strane, transdukcia je proces vstrekovania vírusovej DNA do bakteriálnych buniek bakteriofágmi. Transdukciu teda uskutočňuje vírusový hostiteľ. Okrem toho k transformácii dochádza prirodzene a umelo. Závisí to od kompetencie baktérií. Transdukcia nezávisí od kompetencie baktérie. Transdukcia prebieha prostredníctvom lytického a lyzogénneho cyklu. Toto je teda rozdiel medzi transformáciou a transdukciou.
