Типы трансдукций

Неспецифическая трансдукция. В процессе репродукции фага в момент сборки фаговых частиц в их головку вместе с фаговой ДНК может проникнуть какой-либо фрагмент ДНК бактерии-донора. В клетки реципиентного штамма могут быть перенесены любые гены донора.

Принесенный фагом фрагмент ДНК бактерии-донора способен включаться в гомологическую область ДНК клетки-реципиента путем рекомбинации. Фаги являются только переносчиком генетического материала от одних бактерий к другим. Фаговая ДНК не участвует в образовании рекомбинантов.

Специфическая трансдукция осуществляется фагами, обладающими избирательной локализацией на хромосоме бактерий. Образование трансдуцирующего фага происходит путем выщепления профага из бактериальной хромосомы вместе с генами, расположенными на хромосоме клетки-донора рядом с профагом. При взаимодействии трансдуцирующих фагов с клетками реципиентного штамма происходит включение гена бактерии-донора вместе с ДНК дефектного фага в хромосому бактерии-реципиента.

Абортивная трансдукция. Принесенный трансдуцируемый фагом фрагмент ДНК донора не включается в хромосому клетки-реципиента, а остается в ее цитоплазме и в таком виде способен поддерживаться и проявляться фенотипически.

Во время деления бактериальной клетки трансдуцированный фрагмент ДНК может передаваться только одной из двух дочерних клеток, т.е. наследоваться однолинейно и в конечном итоге утрачиваться в потомстве.

Фаговая (лизогенная) конверсия.

Изменения свойств бактерии-реципиента под влиянием генов умеренного фага.

Механизмы фаговой конверсии

встраивание бактериофага в нуклеоид
ò активация гена бактериофага ò	ò внесение гена от бактерии-донора (дефектные фаги при трансдукции) ò	встраивание около повреждённого промотора ò замена его фаговым промотором ò экспрессия «молчащих» генов бактерии-реципиента
появление у бактерии-реципиента нового признака

Конъюгация - однонаправленная передача генетической информации в результате непосредственного контакта между донорной и реципиентной клетками

Конъюгация E.coli

Необходимым условием для конъюгации является наличие у бактерии-донора F-плазмиды (полового фактоpa), которая контролирует синтез половых ворсинок (sex-pili). Бактерии, имеющие F-плазмиду, называются мужскими (F⁺) клетками. Женские (F-) клетки не имеют этой плазмиды. Процесс конъюгации между F⁺ и F- клетками имеет следующие стадии:

1. установление контакта между донором и реципиентом с помощью половых ворсинок;

2. прохождение генетического материала через канал половой ворсинки от донора к реципиенту;

3. рекомбинация между донорской и реципиентной ДНК.

F-плазмида может находиться как в автономном состоянии в цитоплазме, так и в интегрированном с хромосомой клетки. Находясь в автономном состоянии, она контролирует только собственный перенос при конъюгации. В результате F- клетка превращается в F⁺ клетку, содержащую F-плазмиду. Если F-плазмида интегрирована с хромосомой бактерии, то при конъюгации она контролирует перенос части хромосомной ДНК в клетку-реципиент. С помощью интегрированной F-плазмиды частота переноса хромосомных генов между бактериями существенно возрастает. Поэтому бактерии, у которых F-плазмида интегрирована с хромосомой, обозначают как Hfr (от англ. high frequency recombination), т.е. обеспечивающие высокую частоту рекомбинаций.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ УЧЕНИЯ О ГЕНЕТИКЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Генная инженерия в медицинской микробиологии

Продукты, получаемые генно-инженерным способом с помощью рекомбинантных штаммов бактерий

• вакцины

• гормоны

• интерфероны

• цитокины

Генетические методы, применяемые в микробиологической диагностике

• процентное содержание Г+Ц бактериальном геноме

• метод молекулярной гибридизации

• полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Метод молекулярной гибридизации

Цель

Выявления степени сходства различных ДНК (при идентификации микроорганизмов – сравнение ДНК выделенного штамма с ДНК эталонного штамма)

Принцип осуществления

• исследуемая ДНК

• нагрев в щелочной среде

• расплетение на две отдельные нити

• закрепление одной из них на специальном фильтре

• помещение этого фильтра в р-р, содержащий радиоактивный зонд (одноцепочечную молекулу ДНК эталонного штамма, меченную радиоактивным изотопом)

• понижение температуры

+ - восстановление двойной спирали

– - двойная спираль не восстанавливается

Полимеразная цепная реакция

Цели

• обнаружение в патологическом материале конкретного вида микроорганизма без выделения чистой культуры

• идентификация микроорганизмов

• генотипирование микроорганизмов

Принцип проведения

• патологический материал или штамм микроорганизма

• выделение ДНК

• нагрев

• расплетение ДНК на две нити

• добавление праймеров (участки ДНК, комплементарные 3’-концам искомого гена)

• охлаждение

• связывание праймеров с комплементарными участками искомого гена

• (слайд 36) добавление ДНК-полимеразы и нуклеотидов

• нуклеотиды присоединяются к 3’-концам праймеров

• повторение циклов (30-80) – накопление (амплификация) искомого гена

• резкое нарастание (двукратное после каждого цикла) количества искомого гена

• определение количества ДНК с помощью электрофореза

+ - количество ДНК увеличивается

– - количество ДНК не увеличивается