Ključna razlika – generalizirana vs specijalizirana transdukcija
Transdukcija je mehanizam koji bakteriofagom prenosi DNK iz jedne bakterije u drugu bakteriju. Bakteriofag je virus koji inficira i razmnožava se unutar bakterije. Sposoban je da se veže na ćelijski zid bakterije i ubrizgava svoj DNK u bakteriju. Unutar bakterije, virusna DNK se replicira i stvara potrebne komponente i enzime za stvaranje novih mnogih bakteriofaga. Tokom ovog procesa, bakterijska DNK se razgrađuje na komade i integriše se sa virusnim genomom ili se virusna DNK direktno integriše sa bakterijskom DNK. Novi bakteriofagi nose bakterijsku DNK unutar sebe. Kada ovi bakteriofagi inficiraju drugu bakteriju, dolazi do miješanja bakterijske DNK. Transdukcija se može desiti ili litičkim ciklusom ili lizogenim ciklusom na osnovu tipa bakteriofaga. Dakle, postoje dvije vrste transdukcije, odnosno generalizirana transdukcija i specijalizirana transdukcija. Ključna razlika između generalizirane i specijalizirane transdukcije je u tome što generaliziranu transdukciju vrše virulentni bakteriofagi u kojima se bakterijska stanica lizira kada se novi bakteriofagi oslobađaju, dok specijaliziranu transdukciju obavljaju bakteriofagi umjerene temperature u kojima bakterijska stanica nije lizirana, a virusna DNK se integrira s bakterijskom DNK i opstaje u fazi profaga unutar bakterije nekoliko generacija.
Šta je generalizirana transdukcija?
Postoje dvije vrste bakteriofaga: virulentni i umjereni. Virulentni bakteriofag je sposoban da ubije bakteriju domaćina. Oni uvijek prolaze kroz litički životni ciklus koji uzrokuje smrt bakterija domaćina. Infekcija bakterije virulentnim bakteriofagom i prijenos bakterijske DNK na drugu bakteriju tijekom druge infekcije poznato je kao generalizirana transdukcija. Stoga se generalizirana transdukcija može definirati kao prijenos bakterijske DNK s jedne bakterije na drugu bakteriju pomoću virulentnog bakteriofaga tokom litičkog ciklusa bakteriofaga. Bakterijski DNK transfer se dešava zbog grešaka u pakovanju genetskog materijala u novim fagovima. Pakovanje novoreplicirane virusne DNK u nove fage pokazuje nisku vjernost. Dakle, tokom pakovanja genetskog materijala, mali komadići bakterijske DNK ili rekombinovane bakterijske DNK sa virusnom DNK mogu biti pogrešno uključeni u fage. Ako se bakterijska DNK slučajno ubaci u virusnu kapsidu, druga infekcija unosi ovu DNK u drugu bakteriju. Dakle, transdukcija se uspješno završava između dvije bakterije.
Nakon infekcije, virulentni fagi su sposobni da kontrolišu mašineriju bakterijskih ćelija kako bi replicirali sopstvenu DNK. Virus također postaje sposoban da razgradi bakterijski hromozom na male komadiće i uzrokuje iznenadni prekid bakterijske ćelijske stijenke radi oslobađanja okupljenih faga što uzrokuje smrt stanice.
generalizovani proces transdukcije
Generalizovana transdukcija je brz proces u kojem bakterije umiru u kratkom vremenskom periodu. Bakteriofag je sposoban razbiti bakterijsku DNK na komadiće, uništavajući bakterijsku ćeliju. Koraci generalizirane transdukcije mogu se sažeti na sljedeći način.
- Virulentni (litički) bakteriofag inficira bakteriju.
- Genom faga ulazi u bakterijsku ćeliju.
- Virus upravlja metaboličkim mehanizmima bakterija kako bi napravio svoju DNK i druge neophodne komponente i enzime.
- Bakterijska DNK hidrolizira u male komadiće.
- Genetski materijal se pakuje unutar novih faga. Povremeno se fragmenti bakterijske DNK pakuju u nove kapside faga
- Bakterijske ćelije liziraju i oslobađaju nove fage.
- Kada transducirani fag inficira drugu bakteriju, prethodna bakterijska DNK se inkorporira u novu.
Slika 01: Generalizirani proces transdukcije
Šta je specijalizovana transdukcija?
Umjereni bakteriofagi pokazuju lizogene životne cikluse. Oni su uključeni u specijalizirani proces transdukcije u kojem se fragment bakterijske DNK prenosi s jedne bakterije na drugu bakteriju zbog greške. Stoga se specijalizirana transdukcija može definirati kao prijenos bakterijske DNK donora na drugu bakteriju od strane umjerenih bakteriofaga. Kada umjereni fagi inficiraju bakterije, oni su u stanju integrirati virusnu DNK u bakterijski kromosom i ostati u fazi profaga nekoliko generacija bakterija, a da je ne oslobađaju iz bakterijskog genoma. Tokom replikacije bakterijskog genoma, virusna DNK je podložna replikaciji i ulazi u nove bakterijske ćelije i preživljava. Međutim, kada su profagi izazvani određenim faktorima, virusna DNK se odvaja od bakterijskog hromozoma. Ponekad se tokom ovog odvajanja fragmenti bakterijskih hromozoma odvoje i ostanu vezani za DNK profaga. Zbog indukcije, fagi nakon toga prolaze kroz litički ciklus. Virusni genom se replicira sa pričvršćenom bakterijskom DNK i pakuje unutar novih kapsida i stvara nove fage. Novi fagi oslobađaju bakterijsku ćeliju lizom. Kada novi fag inficira drugu bakteriju, bakterijska DNK se prenosi na nju.
Specijalizovani proces transdukcije
Koraci specijalizirane transdukcije mogu se sažeti na sljedeći način.
- Umjereni bakteriofag inficira bakteriju.
- Virusna DNK se integriše u bakterijski hromozom i postaje faza profaga
- Virusna DNK ostaje u bakterijama nekoliko generacija
- Nakon spontane indukcije, virusna DNK odvaja bakterijsku hromozomsku DNK.
- Fragmenti bakterijske DNK se odvajaju od bakterijskog hromozoma sa virusnom DNK.
- Virusna DNK se replicira zajedno sa bakterijskim genima i pakuje unutar novih kapsida i stvara nove fage.
- Bakterijske ćelije liziraju i oslobađaju nove fage.
- Novi fagi inficiraju nove bakterije.
- Bakterijska DNK se miješa s novim bakterijama tokom infekcije.
Slika 02: Specijalizirana transdukcija prikazana lambda fagom
Koja je razlika između generalizirane i specijalizirane transdukcije?
Generalizirana vs Specijalizirana transdukcija |
|
| Generalizovana transdukcija se vrši virulentnim ili litičkim bakteriofagom. | Specijalizovanu transdukciju vrše fagi umerene temperature. |
| Životni ciklus | |
| Generalizovana transdukcija prolazi kroz litički ciklus | Specijalizovana transdukcija prolazi kroz lizogeni ciklus. |
| Liza bakterija | |
| Bakterijske ćelije se brzo liziraju. | Bakterijske ćelije se ne liziraju brzo, ali preživljavaju nekoliko generacija. |
| Pakovanje genetskog materijala | |
| Dio bakterijske DNK donora je zatvoren unutar virusnog kapsida u generaliziranoj transdukciji | Mali dijelovi bakterijske DNK ostaju vezani za virusnu DNK tokom odvajanja od bakterijskog hromozoma i pakuju se u nove kapside. |
| Integracija virusne DNK | |
| Virusna DNK nije integrisana u bakterijski hromozom. | Bakterijska i virusna DNK se integrišu. |
| Hidroliza bakterijske DNK | |
| Bakterijska DNK hidrolizira virus u komade. | Bakterijska DNK nije hidrolizirana. |
| Proizvodnja profaga | |
| Nema formiranja profaga tokom generalizovane transdukcije. | Profagi se formiraju tokom specijalizovane transdukcije. |
Sažetak – generalizirana vs specijalizirana transdukcija
Transdukcija je proces prijenosa bakterijske DNK s jedne bakterije na drugu virusom. To je prirodni proces koji se odvija kroz litičke ili lizogene cikluse. Virulentni fagi pokazuju generaliziranu transdukciju. Umjereni fagi pokazuju specijaliziranu transdukciju. Tokom generalizirane transdukcije, virus uništava bakterijsku ćeliju. U specijaliziranoj transdukciji, bakterijske stanice se ne uništavaju brzo osim ako nema indukcije. Ovo je glavna razlika između generalizirane i specijalizirane transdukcije. Virusna DNK se integriše u bakterijski hromozom u specijalizovanoj transdukciji i integracija se ne dešava u generalizovanoj transdukciji.
