Rozdíl mezi generalizovanou a specializovanou transdukcí

Klíčový rozdíl - zobecněný vs. specializovaný převod
 

Transdukce je mechanismus, který bakteriofágem přenáší DNA z jedné bakterie na druhou bakterii. Bakteriofág je virus, který infikuje a replikuje se v bakterii. Je schopen se připojit k bakteriální buněčné stěně a vstříknout svou DNA do bakterie. Uvnitř bakterie se virová DNA replikuje a vytváří nezbytné komponenty a enzymy, aby vytvořila nové bakteriofágy. Během tohoto procesu se bakteriální DNA rozkládá na kousky a integruje se s virovým genomem nebo se virová DNA přímo integruje s bakteriální DNA. Nové bakteriofágy nesou bakteriální DNA uvnitř nich. Když tyto bakteriofágy infikují další bakterie, dochází ke smíchání bakteriální DNA. K transdukci může dojít buď lytickým cyklem, nebo lysogenním cyklem na základě typu bakteriofága. Existují tedy dva typy transdukce, a to generalizovaná transdukce a specializovaná transdukce. Klíčovým rozdílem mezi generalizovanou a specializovanou transdukcí je to generalizovaná transdukce je prováděna virulentními bakteriofágy, ve kterých je bakteriální buňka lyzována, když jsou uvolněny nové bakteriofágy zatímco specializovaná transdukce se provádí mírnými bakteriofágy, ve kterých bakteriální buňka není lyzována, a virová DNA se integruje s bakteriální DNA a přežívá v prorážkovém stadiu v bakteriích po několik generací.

OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je generalizovaná transdukce
3. Co je specializovaná transdukce
4. Srovnání bok po boku - zobecněný vs. specializovaný převod
5. Shrnutí

Co je generalizovaná transdukce?

Existují dva typy bakteriofágů: virulentní a mírný. Virulentní bakteriofág je schopen zabít hostitelskou bakterii. Vždy podstoupí lytický životní cyklus, který způsobí smrt hostitelských bakterií. Infekce bakterie virulentním bakteriofágem a přenos bakteriální DNA na jinou bakterii během druhé infekce je známá jako generalizovaná transdukce. Obecná transdukce tedy může být definována jako přenos bakteriální DNA z jedné bakterie na druhou bakterii virulentním bakteriofágem během lytického cyklu bakteriofága. K přenosu bakteriální DNA dochází v důsledku chyb balení genetického materiálu v nových fágech. Balení nově replikované virové DNA do nových fágů vykazuje nízkou věrnost. Proto během balení genetického materiálu mohou být do fágů nesprávně zahrnuty malé kousky bakteriální DNA nebo rekombinované bakteriální DNA s virovou DNA. Pokud je bakteriální DNA náhodně vložena do virového kapsidu, druhá infekce zavádí tuto DNA do jiné bakterie. Transdukce se tedy úspěšně dokončí mezi dvěma bakteriemi.

Po infekci jsou virulentní fágy schopné řídit bakteriální buněčné stroje tak, aby replikovaly svou vlastní DNA. Virus se také stává schopen degradovat bakteriální chromozom na malé kousky a způsobuje náhlé narušení bakteriální buněčné stěny pro uvolnění sestavených fágů způsobujících buněčnou smrt.

Generalizovaný transdukční proces

Generalizovaná transdukce je rychlý proces, při kterém bakterie umírají během krátké doby. Bakteriofág je schopen rozbít bakteriální DNA na kousky a zničit bakteriální buňky. Kroky generalizované transdukce lze shrnout následovně.

1. Virulentní (lytický) bakteriofág infikuje bakterii.
2. Fágový genom vstupuje do bakteriální buňky.
3. Virus řídí bakteriální metabolické mechanismy, aby vytvořil vlastní DNA a další nezbytné složky a enzymy.
4. Bakteriální DNA hydrolyzuje na malé kousky.
5. Balíčky genetického materiálu uvnitř nových fágů. Fragmenty bakteriální DNA se občas zabalí do nových fágových kapsidů
6. Bakteriální buněčné lyzuje a uvolňuje nové fágy.
7. Když transdukovaný fág infikuje další bakterii, předchozí bakteriální DNA se začlení do nové.

Obrázek 01: Generalizovaný transdukční proces

Co je to specializovaná transdukce?

Mírné bakteriofágy vykazují lysogenní životní cykly. Jsou zapojeny do specializovaného transdukčního procesu, ve kterém je fragment bakteriální DNA přenesen z jedné bakterie na druhou bakterii kvůli chybě. Proto může být specializovaná transdukce definována jako přenos donorové bakteriální DNA na jinou bakterii pomocí mírných bakteriofágů. Když infikují bakterie mírné fágy, jsou schopny integrovat virovou DNA do bakteriálního chromozomu a zůstat ve fázi proroctví po několik generací bakterií, aniž by ji uvolnily z bakteriálního genomu. Během replikace bakteriálního genomu je virová DNA replikována a vstupuje do nových bakteriálních buněk a přežívá. Nicméně, když jsou profágy indukovány určitými faktory, virová DNA se uvolní z bakteriálního chromozomu. Někdy během tohoto oddělení se fragmenty bakteriálních chromozomů oddělí a zůstanou připojeny k profágové DNA. V důsledku indukce se fágy následně podrobí lytickému cyklu. Virový genom se replikuje s připojenou bakteriální DNA a balí se do nových kapsidů a vytváří nové fágy. Nové fágy uvolňují bakteriální buňky lýzou. Když nový fág infikuje další bakterii, bakteriální DNA se na ni přenáší.

Specializovaný transdukční proces

Kroky specializované transdukce lze shrnout následovně.

1. Mírný bakteriofág infikuje bakterii.
2. Virová DNA se integruje do bakteriálního chromozomu a stává se proroctvím
3. Virová DNA zůstává v bakteriích několik generací
4. Po spontánní indukci virová DNA oddělí bakteriální chromozomální DNA.
5. Fragmenty bakteriální DNA se oddělují od bakteriálního chromozomu virovou DNA.
6. Virová DNA se replikuje společně s bakteriálními geny a balí se do nových kapsidů a vytváří nové fágy.
7. Bakteriální buněčné lyzuje a uvolňuje nové fágy.
8. Nové fágy infikují nové bakterie.
9. Bakteriální DNA se během infekce mísí s novými bakteriemi.

   

   Obrázek 02: Specializovaná transdukce ukázaná lambda fágem

Jaký je rozdíl mezi generalizovanou a specializovanou transdukcí??

Generalizovaný vs Specializovaný převod
Generalizovaná transdukce se provádí virulentními nebo lytickými bakteriofágy.	Specializovaná transdukce se provádí mírnými fágy.
Životní cyklus
Generalizovaná transdukce prochází lytickým cyklem	Specializovaná transdukce prochází lysogenním cyklem.
Lýza bakterií
Bakteriální buněčná lýza rychle.	Bakteriální buňky nejsou rychle lyžovány, ale přežívají několik generací.
Balení genetického materiálu
Část donorové bakteriální DNA je uzavřena uvnitř virové kapsidy při generalizované transdukci	Malé části bakteriální DNA zůstávají připojeny k virové DNA během oddělení z bakteriálního chromozomu a jsou zabaleny do nových kapsidů.
Integrace virové DNA
Virová DNA není integrována do bakteriálního chromozomu.	Bakteriální a virová DNA se integrují.
Hydrolýza bakteriální DNA
Bakteriální DNA hydrolyzuje virus na kousky.	Bakteriální DNA není hydrolyzována.
Výroba proroka
Během generalizované transdukce nedochází k tvorbě profágů.	Proroky se vytvářejí během specializované transdukce.

Shrnutí - generalizované vs. specializované převody

Transdukce je proces přenosu bakteriální DNA z jedné bakterie na druhou pomocí viru. Je to přirozený proces, který se děje prostřednictvím lytických nebo lysogenních cyklů. Virulentní fágy vykazují generalizovanou transdukci. Mírné fágy vykazují specializovanou transdukci. Během generalizované transdukce virus ničí bakteriální buňku. Při speciální transdukci nejsou bakteriální buňky rychle ničeny, pokud nedochází k indukci. To je hlavní rozdíl mezi generalizovanou a specializovanou transdukcí. Virová DNA se integruje do bakteriálního chromozomu při specializované transdukci a integrace nenastává při generalizované transdukci.

Odkaz:
1. Bez omezení. "Bakteriální transdukce - neomezená otevřená učebnice." Bez hranic. Bez omezení, 8. srpna 2016. Web. 26. dubna 2017
2. „Transdukce - generalizovaná transdukce.“ Články o chromozomu, genetice, viru a dna - JRank. N.p., n.d. Web. 26. dubna 2017
"Transdukce (prokaryoty)." Přírodní zprávy. Nature Publishing Group, n.d. Web. 26. dubna 2017

Obrázek se svolením:
1. „Lytický cyklus“ od společnosti xxoverflowed (CC BY 2.0) přes Flickr
2. „Lambda fág“ od Tinastelly - vlastní práce (public domain) přes Commons Wikimedia