Трансдукция
Трансдукция — это широко распространённый у бактерий способ генетической рекомбинации. Он заключается в переносе бактериофагами (вирусами бактерий) фрагмента ДНК от бактерии-донора к бактерии-реципиенту.
Способностью к трансдукции обладает лишь небольшая часть фаговой популяции — примерно от 10⁻⁵ до 10⁻⁸ особей. Объём переносимого генетического материала невелик и составляет тысячные доли хромосомы донора.
Различают два основных типа трансдукции:
- Общая (неспецифическая) трансдукция, при которой фаг может перенести практически любой случайный фрагмент бактериальной хромосомы.
- Специфическая (ограниченная) трансдукция, при которой переносятся только определённые гены, расположенные в хромосоме донора рядом с сайтом интеграции генома самого трансдуцирующего фага.
У грамположительных бактерий путём трансдукции могут переноситься и плазмиды, в первую очередь те, что определяют множественную лекарственную устойчивость.
Механизм интеграции:
Привнесённый фагом фрагмент ДНК донора может встроиться в соответствующий участок хромосомы реципиента, образуя мерозиготу (частично диплоидную клетку). После гомологичной рекомбинации (обмена генами) образуется одна комбинированная хромосома. Новые фенотипические признаки проявляются после деления бактериальной клетки.
В случае абортивной трансдукции привнесённый фрагмент ДНК не интегрируется в хромосому реципиента, и комбинированная хромосома не образуется. Однако этот фрагмент может некоторое время существовать и функционировать в цитоплазме автономно, так как он защищён от разрушения нуклеазами клетки-реципиента.
Современный контекст
Трансдукция остаётся ключевым понятием в молекулярной биологии и генетике бактерий. Она является не только естественным механизмом горизонтального переноса генов, способствуя эволюции и адаптации микроорганизмов (например, распространению генов антибиотикорезистентности), но и важнейшим инструментом в лабораторной практике. Специфическая трансдукция исторически использовалась для тонкого картирования бактериальных геномов. Сегодня механизмы трансдукции лежат в основе многих генетических методов, включая создание геномных библиотек и доставку целевых генетических конструкций в бактериальные клетки.