Forskjellen mellom generell og spesialisert transduksjon

Nøkkelforskjell - Generelt mot spesialisert transduksjon
 

Transduksjon er en mekanisme som overfører DNA fra en bakterie til en annen bakterie av en bakteriofag. Bakteriofag er et virus som infiserer og replikerer i en bakterie. Det er i stand til å feste til bakteriecellemuren og injisere DNA til bakterien. Inne i bakterien replikerer viralt DNA og skaper nødvendige komponenter og enzymer for å lage nye mange bakteriofager. Under denne prosessen nedbrytes bakterielt DNA i stykker og integreres med virusgenomet eller viral DNA integreres direkte med bakterielt DNA. Nye bakteriofager bærer det bakterielle DNA inne i dem. Når disse bakteriofagene infiserer andre bakterier, oppstår blandingen av bakterielt DNA. Transduksjon kan skje enten ved lytisk syklus eller lysogen syklus basert på typen av bakteriofagen. Derfor er det to typer transduksjon, nemlig generalisert transduksjon og spesialtransduksjon. Hovedforskjellen mellom generalisert og spesialisert transduksjon er det generell transduksjon utføres av virulente bakteriofager der bakteriell celle lyseres når nye bakteriofager slippes ut samtidig som spesialisert transduksjon gjøres ved tempererte bakteriofager der bakteriell celle ikke lyseres, og viralt DNA integreres med bakterielt DNA og overlever i profase-stadium i bakteriene i flere generasjoner.

INNHOLD
1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er generalisert transduksjon
3. Hva er spesialisert transduksjon
4. Side ved side-sammenligning - generalisert vs spesialisert transduksjon
5. Sammendrag

Hva er generalisert transduksjon?

Det er to typer bakteriofager: virulent og temperert. Virulent bakteriofag er i stand til å drepe vertsbakterien. De gjennomgår alltid lytisk livssyklus som fører til at vertens bakterier dør. Infeksjon av en bakterie med en virulent bakteriofag og overføring av bakterielt DNA til en annen bakterie under den andre infeksjon er kjent som generalisert transduksjon. Derfor kan generell transduksjon defineres som overføring av bakterielt DNA fra en bakterie til en annen bakterie ved en virulent bakteriofag under bakteriofagets lytiske syklus. Bakteriell DNA-overføring skjer på grunn av feil i genetisk materialeemballasje i de nye fagene. Emballeringen av nylig replisert virus DNA til nye fag viser lav troskap. Derfor kan små biter av bakterielt DNA eller rekombinert bakterielt DNA med viralt DNA i fagene gis feil under det genetiske materialemballasje. Hvis bakteriell DNA settes inn i viralkapsidet ved en tilfeldighet, introduserer den andre infeksjonen dette DNA til en annen bakterie. Således fullfører transduksjonen mellom to bakterier vellykket.

Etter infeksjonen er virulente fager i stand til å kontrollere bakteriell celle maskineri for å replikere sitt eget DNA. Viruset blir også i stand til å nedbryte bakteriell kromosom i små biter og forårsaker plutselig forstyrrelse av bakteriell cellevegg for frigjøring av samlede fager som forårsaker celledød.

Generell transduksjonsprosess

Generell transduksjon er en rask prosess der bakterier dør innen kort tid. Bakteriofag er i stand til å bryte bakteriell DNA i stykker, ødelegge bakteriecellen. Trinnene i generalisert transduksjon kan oppsummeres som følger.

1. En virulent (lytisk) bakteriofag infiserer en bakterie.
2. Faggenometet går inn i bakteriecellen.
3. Virus styrer bakterielle metabolske mekanismer for å lage sitt eget DNA og andre nødvendige komponenter og enzymer.
4. Bakterielt DNA hydrolyserer i små biter.
5. Genetisk materiale pakker inn i de nye fagene. Av og til pakker bakterielle DNA-fragmenter i nye fagkapsider
6. Bakteriecelle lyser og frigjør de nye fagene.
7. Når transdusert fag infiserer en annen bakterie, inkorporerer det tidligere bakterielle DNA i en ny.

Figur 01: Generell transduksjonsprosess

Hva er spesialisert transduksjon?

Temperate bakteriofager viser lysogene livssykluser. De er involvert i spesialisert transduksjonsprosess hvor et fragment av bakterielt DNA overføres fra en bakterie til en annen bakterie på grunn av en feil. Derfor kan spesialisert transduksjon defineres som overføring av donorbakterielt DNA til en annen bakterie av de tempererte bakteriofager. Når tempererte fager infiserer bakterier, er de i stand til å integrere viralt DNA i bakteriell kromosom og forbli i profetrinnet for flere bakterielle generasjoner uten å frigjøre det fra bakteriegenomet. Under bakteriegenomreplikasjonen er virus DNA underlagt replikasjon og går inn i nye bakterieceller og overlever. Men når profasene induseres av de bestemte faktorene, avtar det virale DNA fra bakteriell kromosom. Noen ganger i løpet av denne løsningen løsner fragmenter av bakterielle kromosomer og forblir festet til profag DNA. På grunn av induksjonen gjennomgår fager lytisk syklus etterpå. Viralgenomet replikerer med vedlagt bakterielt DNA og pakker inn i nye capsider og lager nye fager. Nye fag frigjør bakteriecellen ved lysis. Når en ny fag infiserer en annen bakterie, overfører bakteriell DNA til det.

Spesialisert transduksjonsprosess

Trinnene i spesialisert transduksjon kan oppsummeres som følger.

1. En temperert bakteriofag infiserer en bakterie.
2. Viral DNA integreres i bakteriell kromosom og blir profescenen
3. Viral DNA forblir innenfor bakterier i flere generasjoner
4. Ved en spontan induksjon løsner viral DNA det bakterielle kromosomale DNA.
5. Fragmenter av bakterielt DNA løsner fra bakteriell kromosom med viralt DNA.
6. Viral DNA repliserer sammen med bakterielle gener og pakker inn i nye capsider og lager nye fager.
7. Bakteriecelle lyser og frigjør de nye fagene.
8. Nye fager smitter nye bakterier.
9. Bakteriell DNA blander seg med nye bakterier under infeksjonen.

   

   Figur 02: Spesialisert transduksjon vist ved lambda fag

Hva er forskjellen mellom generalisert og spesialisert transduksjon?

Generalisert vs spesialisert transduksjon
Generell transduksjon utføres av virulente eller lytiske bakteriofager.	Spesialisert transduksjon gjøres ved tempererte fager.
Livssyklus
Generell transduksjon gjennomgår lytisk syklus	Spesialisert transduksjon gjennomgår lysogen syklus.
Lysis av bakterier
Bakteriecelle lyser raskt.	Bakterieceller lyseres ikke raskt, men overlever i flere generasjoner.
Emballasje av genetisk materiale
En del av donorbakteriell DNA er innelukket i viralt kapsid i generell transduksjon	Små deler av bakterielt DNA forblir festet til virus DNA under løsningen fra bakteriell kromosom og pakkes inn i nye capsider.
Integrasjon av viralt DNA
Viral DNA er ikke integrert i bakteriell kromosom.	Bakterielt og viralt DNA integreres.
Hydrolyse av bakterielt DNA
Bakterielt DNA hydrolyserer i stykker av viruset.	Bakterielt DNA blir ikke hydrolysert.
Produksjon av profet
Det er ingen profagedannelse under generalisert transduksjon.	Profetene dannes under spesialtransduksjon.

Sammendrag - Generelt mot spesialisert transduksjon

Transduksjon er prosessen med å overføre bakterielt DNA fra en bakterie til en annen av et virus. Det er en naturlig prosess som skjer gjennom lytiske eller lysogene sykluser. Virulente fager viser generell transduksjon. Tempererte fag viser spesialtransdusering. Under generell transduksjon ødelegger viruset bakteriecellen. I spesialisert transduksjon blir bakterieceller ikke raskt ødelagt med mindre det er induksjon. Dette er hovedforskjellen mellom generalisert og spesialisert transduksjon. Viral DNA integreres i bakteriell kromosom i spesialisert transduksjon og integrasjon forekommer ikke i generell transduksjon.

Henvisning:
1. Ubegrenset. "Bakteriell transduksjon - Boundless Open Textbook." Boundless. Ubegrenset, 8. august 2016. Web. 26. april 2017
2. "Transduksjon - Generell Transduksjon." Kromosom, Genetisk, Viral og Dna - JRank Artikler. N.p., n.d. Web. 26. april 2017
"Transduksjon (prokaryoter)." Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Web. 26. april 2017

Bilde Courtesy:
1. "Lytic Cycle" av xxoverflowed (CC BY 2.0) via Flickr
2. "Lambda Phage" Av Tinastella - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia