Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τρόποι μεταφοράς του ξένου DNA στα βακτήρια;

Για τη μεταφορά του ξένου DNA στο κύτταρο ξενιστή, εφαρμόζονται διάφορες μέθοδοι. Υπάρχουν δύο ευρείες κατηγορίες γονιδιακής μεταφοράς που συμβαίνουν φυσικά ή τεχνητά με ανθρώπινη παρέμβαση.

Μεταφορά οριζόντιου γονιδίου : Μπορεί να οριστεί ως η μεταφορά υλικού από το ένα κύτταρο στο άλλο κύτταρο εκτός από το γονικό στοιχείο στο θυγατρικό κύτταρο.

Κάθετη μεταφορά γονιδίου: Σε αυτό, η γονιδιακή μεταφορά είναι μεταξύ του γονικού κυττάρου και του θυγατρικού κελιού.

Το HGT [1] περιλαμβάνει μετασχηματισμό, διαμόλυνση και σύζευξη.

Μετασχηματισμός : Είμαστε εξοικειωμένοι με το πείραμα του Griffith και την αρχή του μετασχηματισμού. Μπορεί να οριστεί ως η πρόσληψη αν το γυμνό DNA και η ενσωμάτωσή του στο βακτηριακό σύστημα. Ο μετασχηματισμός παρατηρείται φυσικά σε φυτά, ζώα και βακτήρια. Ο μετασχηματισμός μπορεί να γίνει τεχνητά εφαρμόζοντας συγκεκριμένες μεθόδους όπως η ηλεκτροδιάτρηση, η βαλλιστική μέθοδος, οι χημικές μέθοδοι κλπ.

Μεταμόσχευση [2] : Είναι παρόμοιο με το μετασχηματισμό. Για τα ευκαρυωτικά κύτταρα, η λέξη μετασχηματισμού χρησιμοποιείται για να σχετίζεται με τον καρκίνο και έτσι υιοθετείται η λέξη μεταμόσχευσης. Η διαδικασία διαμολύνσεως περιλαμβάνει τον ιό ως μέσο για τη μεταφορά του γενετικού υλικού στο ευκαρυωτικό σύστημα.

Σύζευξη : Πρόκειται για μια φυσική διαδικασία σε βακτήρια και άλλα προκαρυωτικά που διευκολύνει τη σεξουαλική αναπαραγωγή. Η σύζευξη συμβαίνει με το σχηματισμό της γέφυρας σύζευξης που επιτρέπει στο κύτταρο-δότη (αρσενικό) να μεταφέρει το γενετικό υλικό στο κύτταρο-δέκτη (θηλυκό). Η γέφυρα σύζευξης σχηματίζεται από το πιλί (που ονομάζεται φύλο pili) των δύο βακτηρίων. Σημείωση: οι βακτηριοφάγοι όπως το Μ13 χρησιμοποιούν αυτά τα πιγιά για να μεταφέρουν το γενετικό υλικό τους απευθείας στο βακτηριακό κύτταρο.

Οι μέθοδοι μετασχηματισμού που χρησιμοποιούνται από γενετικούς μηχανικούς και βιοτεχνολόγους για τον μετασχηματισμό των κυττάρων ταξινομούνται ευρέως σε δύο κατηγορίες: Φυσικές και χημικές μέθοδοι.

1) Χημικές μέθοδοι:

Θεραπεία με CaCl2: Το CaCl2 θα αποσταθεροποιούσε την κυτταρική μεμβράνη. Θα συνδεθεί με το DNA και θα καλύψει το αρνητικό φορτίο του φωσφορικού. Ως εκ τούτου, το DNA μπορεί εύκολα να εισέλθει στο κύτταρο μέσω της λιπιδικής διπλοστοιβάδας. Το CaCl2 προκαλεί το DNA να καταβυθιστεί στην εξωτερική φάση της λιπιδικής μεμβράνης. Η υποβολή θερμικού σοκ (42 ° C) στο δείγμα αυξάνει την απόδοση των προϊόντων μετασχηματισμού.

PEG Θεραπεία: Για τα φυτικά κύτταρα, χρησιμοποιούμε PEG αντί για CaCl2. Το PEG είναι μόρια 4000 Da και αποσταθεροποιεί τη μεμβράνη και σχηματίζει ένα σύμπλεγμα με το DNA. Το DNA μετά μεταφέρεται εύκολα στο κύτταρο.

Άλλες χημικές μέθοδοι περιλαμβάνουν τη χρήση DEAE δεξτράνες, λιποσώματα, νανοκάρτες κλπ.

2) Φυσικές μέθοδοι:

Ηλεκτροπόρωση: Περιλαμβάνει τη χρήση ηλεκτρικού παλμού για τη δημιουργία προσωρινών πόρων στην μεμβράνη. Τα μικρά πλασμίδια και το DNA μπορούν εύκολα να ενσωματωθούν με τη χρήση χημικών μεθόδων, αλλά για τα μεγάλα μόρια ϋΝΑ πρέπει να χρησιμοποιήσουμε φυσικές μεθόδους. Ωστόσο, για την ηλεκτροδιάτρηση, η συγκέντρωση πρέπει να είναι υψηλή. Στην περίπτωση φυτικών κυττάρων, το κύτταρο περιβάλλεται από τα στρώματα πολυσακχαριτών και άλλων βιομορίων όπως ημικυτταρίνη, κυτταρίνη, πηκτίνη κλπ. Έτσι, επεξεργαζόμαστε το κύτταρο με ένζυμα όπως ημικυτταρίνη και κυτταρίνη για να απομακρύνουμε το κυτταρικό τοίχωμα και να μετατρέψουμε το κύτταρο σε ένα πρωτοπλάστη. Έτσι, οι πόροι στη μεμβράνη μπορούν να σχηματιστούν εύκολα και το DNA μπορεί να μεταφερθεί στο κύτταρο μέσω ηλεκτροδιάτρησης.

http://www.scientzbio.com/s/

Βιολογική μέθοδος [4] : Ονομάζεται επίσης μέθοδος βομβαρδισμού με σωματίδια, μέθοδος πυροβόλων σωματιδίων ή απλά όπλο γενετικού υλικού. Το όργανο αποτελείται από μικροφορείς που αποτελούνται από βαρέα μέταλλα όπως Au, Ag, W κ.λπ. Το όπλο αποτελείται επίσης από δίσκο θραύσης, πλάκα που φέρει μικροϋπολογιστές (φορτωμένο με DNA), πλάκα διακοπής και, τέλος, πλάκα συγκράτησης κυψελών . Όταν πυροδοτείται το όπλο, το αέριο συμπιέζεται στο πιστόλι και οδηγεί στο σπάσιμο του δίσκου ρήξης. Η πλάκα με τον μικροϋπολογιστή (με το DNA) κινείται προς την πλάκα διακοπής. Ο μικροδορυφόρος τότε θα κινηθεί και θα εισέλθει στο κελί. Το DNA μεταφέρεται έτσι απευθείας στο κύτταρο. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στη χρήση του πυροβόλο γονιδίου. Υπάρχει η δυνατότητα εισαγωγής πολλαπλών σωματιδίων και η συσσώρευσή τους η οποία μπορεί να προκαλέσει υπερέκφραση του γονιδίου ή της σίγασης γονιδίων.

http://www.scientzbio.com/gene-transduction-device/

Μικροεγχύσεις : Κάνουν τη χρήση πολύ λεπτών σιφωνίων για την έγχυση των μορίων DNA απευθείας στον πυρήνα του κυττάρου που πρόκειται να μετασχηματιστεί. Χρησιμοποιείται για φυτικά και ζωικά κύτταρα.

Σημείωση: Θα εκτιμούσα τις διορθώσεις και τις προτάσεις σας εάν τα δεδομένα είναι άσχετα.

Αναφορά και περαιτέρω ανάγνωση

Brown, ΤΑ, 2016. Κλωνοποίηση γονιδίων και ανάλυση DNA: εισαγωγή. John Wiley & Sons.

Wolff, JA, Malone, RW, Williams, Ρ., Chong, W., Acsadi, G., Jani, Α. And Felgner, PL, 1990. Απευθείας μεταφορά γονιδίων σε μυϊκούς ποντικούς ίη νίνο. Science, 247 (4949 Pt 1), σελ. 1465-1468.

Lorenz, MG και Wackernagel, W., 1994. Μεταφορά βακτηριακού γονιδίου με φυσικό γενετικό μετασχηματισμό στο περιβάλλον. Microbiological reviews, 58 (3), σελ.563-602.

Lurquin, PF, 1997. Μεταφορά γονιδίου με ηλεκτροπόρωση