Põhiline erinevus transformatsiooni ja transduktsiooni vahel seisneb selles, et transformatsioon on mehhanism, mis muudab bakterite geneetilist materjali ümbritsevast eksogeense geneetilise materjali otsese omastamise kaudu läbi rakumembraani ja selle genoomi, samas kui transduktsioon on võõr-DNA süstimine bakteriofaagiviiruse poolt peremeesbakterisse.
Konjugeerimine on hästi tuntud DNA rekombinatsiooni meetod, mida võib leida nii eukarüootidest kui ka prokarüootidest. Teadlased on avastanud, et DNA-d on võimalik ühest bakterirakust teise üle kanda kahe teise mehhanismi abil: transformatsioon ja transduktsioon. Sarnaselt konjugatsiooniga edastavad need kaks mehhanismi DNA-d ühes suunas ja homoloogsete DNA piirkondade alleelide vahel toimub rekombinatsioon. Mõlemad mehhanismid kannavad üle väga väikese koguse DNA-d ja ei kanna üle kogu rakukromosoomi.
Mis on ümberkujundamine?
Fred Griffith, Londoni Briti tervishoiuministeeriumi arst, avastas transformatsiooniprotsessi 1928. aastal. See on mehhanism, mille abil bakterid võtavad keskkonnast DNA fragmente ja liidavad selle oma kromosoomidesse. Pärast edukat transformatsiooni omandab retsipientrakk (transformant) mõned omadused, mida selles varem polnud. Prokarüootides, nagu bakterid, toimub transformatsioon regulaarselt, kui rakke esineb suurel hulgal, näiteks inimese soolestikus või rikkas pinnases.
Joonis 01: ümberkujundamine
Eduka transformatsiooni läbiviimiseks peaks bakter olema piisav alt pädev. Seega sõltub raku transformatsioon või võime omastada keskkonnast rakuvälist DNA-d bakteri pädevusest. Pädevus sõltub bakteriliikide muutuvatest omadustest. Ümberkujundamist saab teha kunstlikult; mõnikord juhtub see isegi loomulikul teel. Kui see esineb loomulikult, suurendab see võimalust sagedamini haigusi põhjustada.
Mis on transduktsioon?
Erinev alt transformatsioonist nõuab transduktsioon viirust kui DNA fragmenti doonorilt retsipientrakku kandmiseks. Need viirused on baktereid nakatavad viirused või bakteriofaagid. Nagu kõigil viirustel, on ka nendel bakteriofaagidel DNA või RNA tuum, mida ümbritseb valgukiht. Bakteriofaagid kinnituvad bakterite pinnaretseptoritele ja süstivad viiruse DNA otse bakteritesse.
Transduktsioon toimub kahel viisil: lüütiline tsükkel või lüsogeenne tsükkel. Lüütilises tsüklis tungib viirusfaag peremeesrakku, hävitab peremeesraku kromosoomi ja paljuneb peremeesrakus. Lõpuks need faagid hävitavad (lüüsivad) sama peremeesraku; seetõttu nimetame neid virulentseteks faagideks. Erinev alt lüütilisest tsüklist ei toimu lüsogeenses tsüklis bakteriraku otsest lüüsi. Lüsogeenses tsüklis integreerub faagi DNA profaagina peremeeskromosoomiga. Pärast integratsiooni läbib peremeesrakk DNA replikatsiooni ja binaarse lõhustumise, mille tulemuseks on peremeesraku koopiad koos profaagidega. Lõpuks vabastavad need profaagid peremeesorganismide kromosoomidest ja lähevad lüütilisele tsüklile.
Joonis 02: Transduktsioon
Transduktsioon on kasulik vahend geenitehnoloogias võõra geeni sisestamisel bakteritesse. Samuti on kasulik mõista mehhanismi, mille tõttu antibiootikumid muutuvad ebaefektiivseks antibiootikumiresistentsuse geenide ülekandumise tõttu bakterite vahel.
Millised on transformatsiooni ja transduktsiooni sarnasused?
- Transformatsioon ja transduktsioon on kaks mehhanismi, mis on seotud horisontaalse geeniülekandega ühelt bakterilt teisele.
- Need kaks mehhanismi kannavad DNA-d ühes suunas.
- Kuid mõlemad mehhanismid kannavad väga vähe DNA-d ega kanna üle kogu rakukromosoomi.
- Lisaks on nii transformatsioon kui ka transduktsioon olulised vahendid molekulaarbioloogias ja geenitehnoloogias.
Mis vahe on transformatsioonil ja transduktsioonil?
Transformatsioon on bakterite geneetiline muutmine nende ümbritsevast eksogeense DNA otsese omastamise ja inkorporeerimise teel. Teisest küljest on transduktsioon protsess, mille käigus viirus kannab geneetilist materjali ühelt bakterilt teisele. Niisiis, see on peamine erinevus teisenduse ja transduktsiooni vahel. Transformatsiooni avastas Fred Griffith 1928. aastal, transduktsiooni aga Norton Zinder ja Joshua Lederberg 1952. aastal. Pealegi liigub alasti DNA transformatsiooni käigus ilma viiruse abita läbi retsipiendi seina ja membraani. Kuid transduktsiooni teostab bakteriofaag. Seetõttu võime seda pidada ka teisenduse ja transduktsiooni erinevuseks.
Lisaks omandatakse transformatsiooni käigus rakuväliseid DNA fragmente. Transduktsiooni käigus sisestab bakteriofaag DNA fragmendi bakteritesse. Seega on see oluline erinevus transformatsiooni ja transduktsiooni vahel. Lisaks on transformatsiooni ja transduktsiooni teine erinevus see, et plasmiidi ülekanne on transformatsioonis võimalik, samas kui transduktsioonis see tõenäoliselt ei toimu. Lisaks on veel üks oluline erinevus transformatsiooni ja transduktsiooni vahel see, et transformatsioon on DNAaasi suhtes tundlik, samas kui transduktsioon on DNAaasi suhtes resistentne.
Allpool infograafikat on kõrvuti võrdlusena toodud erinevus teisenduse ja transduktsiooni vahel.
Kokkuvõte – ümberkujundamine vs transduktsioon
Transformatsioon ja transduktsioon on kaks võimalust horisontaalseks geeniülekandeks bakterite vahel. Transformatsioon on protsess, mille käigus toimub eksogeense DNA otsene omastamine ümbritsevast rakuseina ja membraani kaudu bakterirakku ja selle genoomi liitmine. Teisest küljest on transduktsioon viiruse DNA süstimine bakteriofaagide poolt bakterirakkudesse. Seega viib transduktsiooni läbi viiruse peremeesorganism. Lisaks toimub transformatsioon looduslikult ja kunstlikult. See sõltub bakterite pädevusest. Transduktsioon ei sõltu bakterite pädevusest. Transduktsioon toimub lüütilise ja lüsogeense tsükli kaudu. Seega on see erinevus teisenduse ja transduktsiooni vahel.
