Różnica między transdukcją uogólnioną a specjalistyczną

Kluczowa różnica - uogólniona vs specjalistyczna transdukcja
 

Transdukcja jest mechanizmem, który przenosi DNA z jednej bakterii do drugiej bakterii przez bakteriofaga. Bakteriofag to wirus, który infekuje i replikuje się w bakterii. Jest zdolny do przyłączania się do bakteryjnej ściany komórkowej i wstrzykiwania DNA do bakterii. Wewnątrz bakterii wirusowy DNA replikuje się i tworzy niezbędne składniki i enzymy do wytworzenia wielu bakteriofagów. Podczas tego procesu bakteryjny DNA rozkłada się na kawałki i integruje się z genomem wirusowym lub wirusowy DNA integruje się bezpośrednio z DNA bakteryjnym. Nowe bakteriofagi zawierają w sobie bakteryjny DNA. Gdy te bakteriofagi infekują inne bakterie, dochodzi do mieszania bakteryjnego DNA. Transdukcja może nastąpić albo w cyklu litycznym, albo w cyklu lizogenicznym, w zależności od rodzaju bakteriofaga. Istnieją zatem dwa rodzaje transdukcji, a mianowicie transdukcja uogólniona i transdukcja specjalistyczna. Kluczowa różnica między transdukcją uogólnioną a specjalistyczną polega na tym uogólniona transdukcja jest wykonywana przez zjadliwych bakteriofagów, w których komórka bakteryjna ulega lizie po uwolnieniu nowych bakteriofagów podczas specjalistyczna transdukcja odbywa się przez umiarkowane bakteriofagi, w których komórka bakteryjna nie jest poddawana lizie, a wirusowe DNA integruje się z bakteryjnym DNA i przeżywa w fazie profagacji w bakteriach przez kilka pokoleń.

ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest uogólniona transdukcja
3. Czym jest transdukcja specjalistyczna
4. Porównanie obok siebie - Transdukcja uogólniona vs specjalistyczna
5. Podsumowanie

Co to jest uogólniona transdukcja?

Istnieją dwa rodzaje bakteriofagów: zjadliwe i umiarkowane. Zjadliwy bakteriofag jest w stanie zabić bakterię gospodarza. Zawsze podlegają litycznemu cyklowi życia, który powoduje śmierć bakterii gospodarza. Zakażenie bakterii przez zjadliwego bakteriofaga i przeniesienie bakteryjnego DNA do innej bakterii podczas drugiej infekcji jest znane jako uogólniona transdukcja. Zatem uogólnioną transdukcję można zdefiniować jako przeniesienie bakteryjnego DNA z jednej bakterii do innej bakterii przez zjadliwego bakteriofaga podczas cyklu litycznego bakteriofaga. Bakteryjny transfer DNA zachodzi z powodu błędów pakowania materiału genetycznego w nowych fagach. Pakowanie nowo zreplikowanego wirusowego DNA w nowe fagi wykazuje niską wierność. Dlatego podczas pakowania materiału genetycznego małe fragmenty bakteryjnego DNA lub rekombinowanego bakteryjnego DNA z wirusowym DNA mogą zostać nieprawidłowo włączone do fagów. Jeśli bakteryjny DNA zostanie przypadkowo wstawiony do kapsydu wirusowego, druga infekcja wprowadza to DNA do innej bakterii. Dlatego transdukcja kończy się pomyślnie między dwiema bakteriami.

Po infekcji zjadliwi fagi są w stanie kontrolować maszynerię komórek bakteryjnych w celu replikacji własnego DNA. Wirus staje się również zdolny do rozkładania chromosomu bakteryjnego na małe kawałki i powoduje nagłe uszkodzenie ściany komórkowej bakterii w celu uwolnienia złożonych fagów, powodując śmierć komórki.

Ogólny proces transdukcji

Uogólniona transdukcja jest szybkim procesem, w którym bakterie giną w krótkim czasie. Bakteriofag jest w stanie rozbić bakteryjny DNA na kawałki, niszcząc komórkę bakteryjną. Etapy uogólnionej transdukcji można podsumować następująco.

1. Zjadliwy (lityczny) bakteriofag infekuje bakterię.
2. Genom faga wchodzi do komórki bakteryjnej.
3. Wirus rządzi bakteryjnymi mechanizmami metabolicznymi w celu wytworzenia własnego DNA oraz innych niezbędnych składników i enzymów.
4. Bakteryjne DNA hydrolizuje na małe kawałki.
5. Materiał genetyczny pakuje się w nowe fagi. Czasami bakteryjne fragmenty DNA pakują się w nowe kapsydy fagowe
6. Komórki bakteryjne ulegają lizie i uwalniają nowe fagi.
7. Kiedy transdukowany fag infekuje inną bakterię, poprzednie bakteryjne DNA włącza się do nowej.

Rysunek 01: Ogólny proces transdukcji

Czym jest transdukcja specjalistyczna?

Bakteriofagi umiarkowane wykazują lizogeniczne cykle życia. Są zaangażowani w specjalistyczny proces transdukcji, w którym fragment bakteryjnego DNA jest przenoszony z jednej bakterii na drugą z powodu błędu. Dlatego specjalistyczną transdukcję można zdefiniować jako transfer DNA bakteryjnego dawcy do innej bakterii przez umiarkowanych bakteriofagów. Kiedy umiarkowane fagi infekują bakterie, są one w stanie zintegrować wirusowy DNA z chromosomem bakteryjnym i pozostają w fazie profagowania przez kilka pokoleń bakteryjnych bez uwalniania go z genomu bakteryjnego. Podczas replikacji genomu bakteryjnego wirusowe DNA podlega replikacji i wchodzi do nowych komórek bakteryjnych i przeżywa. Jednak gdy proroctwa są indukowane przez pewne czynniki, wirusowy DNA odrywa się od chromosomu bakteryjnego. Czasami podczas tego oderwania fragmenty chromosomów bakteryjnych odrywają się i pozostają przyczepione do DNA profilującego. Z powodu indukcji fagi przechodzą następnie cykl lityczny. Genom wirusowy replikuje się z dołączonym bakteryjnym DNA i pakuje się do nowych kapsydów i tworzy nowe fagi. Nowe fagi uwalniają komórkę bakteryjną przez lizę. Kiedy nowy fag zakaża inną bakterię, bakteryjny DNA przenosi się na nią.

Specjalistyczny proces transdukcji

Etapy specjalistycznej transdukcji można podsumować następująco.

1. Umiarkowany bakteriofag infekuje bakterię.
2. Wirusowe DNA integruje się z bakteryjnym chromosomem i staje się etapem profagowania
3. Wirusowe DNA pozostaje w bakteriach przez kilka pokoleń
4. Po spontanicznej indukcji wirusowy DNA oddziela bakteryjny DNA chromosomalny.
5. Fragmenty bakteryjnego DNA odrywają się od chromosomu bakteryjnego za pomocą wirusowego DNA.
6. Wirusowe DNA replikuje się wraz z genami bakteryjnymi i pakuje się w nowe kapsydy i tworzy nowe fagi.
7. Komórki bakteryjne ulegają lizie i uwalniają nowe fagi.
8. Nowe fagi zakażają nowe bakterie.
9. Bakteryjne DNA miesza się z nowymi bakteriami podczas infekcji.

   

   Rycina 02: Specjalna transdukcja pokazana przez faga lambda

Jaka jest różnica między transdukcją uogólnioną a specjalistyczną?

Transdukcja uogólniona a specjalistyczna
Uogólniona transdukcja odbywa się przez zjadliwych lub litycznych bakteriofagów.	Specjalistyczna transdukcja odbywa się za pomocą umiarkowanych fagów.
Koło życia
Uogólniona transdukcja przechodzi cykl lityczny	Specjalistyczna transdukcja przechodzi cykl lizogeniczny.
Liza bakterii
Komórka bakteryjna szybko ulega lizie.	Komórki bakteryjne nie są szybko lizowane, ale przeżywają przez kilka pokoleń.
Pakowanie materiału genetycznego
Część bakteryjnego DNA dawcy jest zamknięta w wirusowym kapsydu podczas uogólnionej transdukcji	Małe części bakteryjnego DNA pozostają przyczepione do wirusowego DNA podczas oderwania od chromosomu bakteryjnego i są pakowane w nowe kapsydy.
Integracja wirusowego DNA
Wirusowe DNA nie jest zintegrowane z chromosomem bakteryjnym.	Bakteryjne i wirusowe DNA integruje się.
Hydroliza bakteryjnego DNA
Bakteryjne DNA hydrolizuje na kawałki przez wirusa.	Bakteryjne DNA nie jest hydrolizowane.
Produkcja Prophage
Podczas uogólnionego transdukcji nie powstaje profagacja.	Podczas wyspecjalizowanego transdukcji powstają profagi.

Podsumowanie - Transdukcja uogólniona a specjalistyczna

Transdukcja to proces przenoszenia bakteryjnego DNA z jednej bakterii na drugą przez wirusa. Jest to naturalny proces zachodzący w cyklach litycznych lub lizogenicznych. Zjadliwe fagi wykazują uogólnioną transdukcję. Fagi umiarkowane wykazują specjalistyczną transdukcję. Podczas uogólnionej transdukcji wirus niszczy komórkę bakteryjną. W specjalistycznej transdukcji komórki bakteryjne nie są szybko niszczone, chyba że nastąpi indukcja. Jest to główna różnica między transdukcją uogólnioną a specjalistyczną. Wirusowe DNA integruje się z chromosomem bakteryjnym w specjalistycznej transdukcji i integracja nie występuje w uogólnionej transdukcji.

Odniesienie:
1. Bezgraniczna. „Transdukcja bakteryjna - bezgraniczna otwarta książka”. Bezgraniczny. Bezgraniczna, 08 sierpnia 2016. Sieć. 26 kwietnia 2017 r
2. „Transdukcja - uogólniona transdukcja”. Artykuły chromosomowe, genetyczne, wirusowe i DNA - artykuły JRank. N.p., n.d. Sieć. 26 kwietnia 2017 r
„Transdukcja (prokariota)”. Wiadomości natury. Nature Publishing Group, n.d. Sieć. 26 kwietnia 2017 r

Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „Cykl lityczny” przez xxoverflowed (CC BY 2.0) przez Flickr
2. „Lambda Phage” Autor: Tinastella - Praca własna (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia