nyckelskillnad – generaliserad vs specialiserad transduktion
Transduktion är en mekanism som överför DNA från en bakterie till en annan bakterie genom en bakteriofag. Bakteriofag är ett virus som infekterar och replikerar inom en bakterie. Det är kapabelt att fästa på bakteriens cellvägg och injicera sitt DNA till bakterien. Inuti bakterien replikerar vir alt DNA och skapar nödvändiga komponenter och enzymer för att göra nya många bakteriofager. Under denna process bryts bakteriellt DNA ned i bitar och integreras med vir alt genom eller, vir alt DNA integreras direkt med bakteriellt DNA. Nya bakteriofager bär bakteriens DNA inuti dem. När dessa bakteriofager infekterar en annan bakterie sker blandning av bakteriellt DNA. Transduktion kan ske antingen genom lytisk cykel eller lysogen cykel baserat på typen av bakteriofag. Därför finns det två typer av transduktion, nämligen generaliserad transduktion och specialiserad transduktion. Den viktigaste skillnaden mellan generaliserad och specialiserad transduktion är att generaliserad transduktion görs av virulenta bakteriofager där bakterieceller lyseras när nya bakteriofager frigörs medan specialiserad transduktion görs av tempererade bakteriofager där bakteriecell inte lyseras, och vir alt DNA integreras med bakteriellt DNA och överlever i profetstadiet i bakterierna i flera generationer.
Vad är generaliserad transduktion?
Det finns två typer av bakteriofager: virulenta och tempererade. Virulent bakteriofag kan döda värdbakterien. De genomgår alltid en lytisk livscykel som orsakar värdbakteriers död. Infektion av en bakterie av en virulent bakteriofag och överföring av bakteriellt DNA till en annan bakterie under den andra infektionen kallas generaliserad transduktion. Därför kan generaliserad transduktion definieras som överföring av bakteriellt DNA från en bakterie till en annan bakterie av en virulent bakteriofag under bakteriofagens lytiska cykel. Bakteriell DNA-överföring sker på grund av fel i förpackningen av genetiskt material i de nya fagerna. Paketeringen av nyreplicerat vir alt DNA till nya fager visar låg trohet. Under förpackningen av genetiskt material kan därför små bitar av bakteriellt DNA eller rekombinerat bakteriellt DNA med vir alt DNA inkluderas i fager felaktigt. Om bakteriellt DNA av en slump sätts in i den virala kapsiden, introducerar den andra infektionen detta DNA i en annan bakterie. Därför slutförs transduktionen mellan två bakterier framgångsrikt.
Efter infektionen kan virulenta fager kontrollera bakteriecellsmaskineri för att replikera sitt eget DNA. Viruset blir också kapabelt att bryta ned bakteriell kromosom i små bitar och orsakar plötslig störning av bakteriell cellvägg för frisättning av sammansatta fager som orsakar celldöd.
Generaliserad överföringsprocess
Generaliserad transduktion är en snabb process där bakterier dör inom en kort tidsperiod. Bakteriofager kan bryta bakteriellt DNA i bitar och förstöra bakteriecellen. Stegen för generaliserad transduktion kan sammanfattas enligt följande.
- En virulent (lytisk) bakteriofag infekterar en bakterie.
- Faggenomet går in i bakteriecellen.
- Virus styr de bakteriella metaboliska mekanismerna för att göra sitt eget DNA och andra nödvändiga komponenter och enzymer.
- Bakteriellt DNA hydrolyseras till små bitar.
- Genetiskt material packas inuti de nya fagerna. Ibland packas bakteriella DNA-fragment i nya fagkapsider
- Bakterieceller lyser och frisätter de nya fagerna.
- När transducerad fag infekterar en annan bakterie, införlivas det tidigare bakteriella DNA:t i en ny.
Figur 01: Generaliserad transduktionsprocess
Vad är Specialized Transduction?
Tempererade bakteriofager visar lysogena livscykler. De är involverade i en specialiserad transduktionsprocess där ett fragment av bakteriellt DNA överförs från en bakterie till en annan bakterie på grund av ett fel. Därför kan specialiserad transduktion definieras som överföring av donatorbakterie-DNA till en annan bakterie av de tempererade bakteriofagerna. När tempererade fager infekterar bakterier kan de integrera vir alt DNA i bakteriell kromosom och förbli i profetstadiet i flera bakteriegenerationer utan att frigöra det från bakteriegenomet. Under den bakteriella genomreplikationen är vir alt DNA föremål för replikation och går in i nya bakterieceller och överlever. Men när profeterna induceras av vissa faktorer, lossnar vir alt DNA från den bakteriella kromosomen. Ibland lossnar fragment av bakteriella kromosomer under denna lösgöring och förblir fästa vid profag-DNA. På grund av induktionen genomgår fager en lytisk cykel efteråt. Vir alt genom replikerar med fäst bakteriellt DNA och packar in i nya kapsider och gör nya fager. Nya fager frisätter bakteriecellen genom lysis. När en ny fag infekterar en annan bakterie överförs bakteriellt DNA till den.
Specialiserad transduktionsprocess
Stegen för specialiserad transduktion kan sammanfattas enligt följande.
- En tempererad bakteriofag infekterar en bakterie.
- Vir alt DNA integreras i bakteriell kromosom och blir profetstadiet
- Vir alt DNA finns kvar i bakterier i flera generationer
- Vid en spontan induktion lösgör vir alt DNA det bakteriella kromosomala DNA:t.
- Fragment av bakteriellt DNA lossnar från bakteriekromosomen med vir alt DNA.
- Vir alt DNA replikerar tillsammans med bakteriegener och packar in i nya kapsider och skapar nya fager.
- Bakterieceller lyser och frisätter de nya fagerna.
- Nya fager infekterar nya bakterier.
- Bakteriellt DNA blandas med nya bakterier under infektionen.
Figur 02: Specialiserad transduktion visad av lambda-fag
Vad är skillnaden mellan generaliserad och specialiserad transduktion?
Generalized vs Specialized Transduction |
|
| Generaliserad transduktion görs av virulenta eller lytiska bakteriofager. | Specialiserad transduktion görs av tempererade fager. |
| Lifecycle | |
| Generaliserad transduktion genomgår lytisk cykel | Specialiserad transduktion genomgår en lysogen cykel. |
| Lysis of Bacteria | |
| Bakterieceller lyser snabbt. | Bakterieceller lyseras inte snabbt utan överlever i flera generationer. |
| Förpackning av genetiskt material | |
| En del av donatorns bakteriella DNA är innesluten i viral kapsid i generaliserad transduktion | Små delar av bakteriellt DNA förblir fästa till vir alt DNA under avskiljandet från bakteriekromosomen och packas i nya kapsider. |
| Integration av vir alt DNA | |
| Vir alt DNA är inte integrerat i den bakteriella kromosomen. | Bakteriellt och vir alt DNA integreras. |
| Hydrolys av bakteriellt DNA | |
| Bakteriellt DNA hydrolyseras i bitar av viruset. | Bakteriellt DNA hydrolyseras inte. |
| Production of Prophage | |
| Det finns ingen profetbildning under generaliserad transduktion. | Profager bildas under specialiserad transduktion. |
Sammanfattning – Generaliserad vs Specialized Transduction
Transduktion är processen att överföra bakteriellt DNA från en bakterie till en annan av ett virus. Det är en naturlig process som sker genom lytiska eller lysogena cykler. Virulenta fager visar generaliserad transduktion. Tempererade fager visar specialiserad transduktion. Under generaliserad transduktion förstör viruset bakteriecellen. Vid specialiserad transduktion förstörs inte bakterieceller snabbt om det inte finns en induktion. Detta är huvudskillnaden mellan generaliserad och specialiserad transduktion. Vir alt DNA integreras i bakteriekromosomen vid specialiserad transduktion och integration sker inte vid generaliserad transduktion.
