Skillnad mellan generaliserad och specialiserad transduktion

Huvudskillnad - Generalized vs Specialized Transduction
 

Transduktion är en mekanism som överför DNA från en bakterie till en annan bakterie av en bakteriofag. Bakteriofag är ett virus som infekterar och replikerar inom en bakterie. Den har förmåga att fästa vid bakteriecellens vägg och injicera dess DNA till bakterien. Inuti bakterien replikerar viralt DNA och skapar nödvändiga komponenter och enzymer för att göra nya många bakteriofager. Under denna process bryts bakteriellt DNA i bitar och integreras med viralt genom eller viral DNA integreras direkt med bakteriellt DNA. Nya bakteriofager bär bakterie DNA inuti dem. När dessa bakteriofager infekterar andra bakterier uppstår blandning av bakteriellt DNA. Transduktion kan ske antingen genom lytisk cykel eller lysogen cykel baserat på bakteriofagens typ. Därför finns det två typer av transduktion, nämligen generaliserad transduktion och specialtransduktion. Den viktigaste skillnaden mellan generaliserad och specialiserad transduktion är det generaliserad transduktion görs av virulenta bakteriofager där bakteriell cell lyseras när nya bakteriofager släpps medan specialtransduktion görs genom tempererade bakteriofager där bakteriell cell inte lyseras och viralt DNA integreras med bakteriellt DNA och överlever i profagestad inom bakterierna i flera generationer.

INNEHÅLL
1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är generaliserad transduktion
3. Vad är specialiserad transduktion
4. Jämförelse vid sida vid sida - Generalized vs Specialized Transduction
5. Sammanfattning

Vad är generaliserad transduktion?

Det finns två typer av bakteriofager: virulenta och tempererade. Virulent bakteriofag kan döda värdbakterien. De genomgår alltid lytisk livscykel som orsakar värdens bakterier. Infektion av en bakterie med en virulent bakteriofag och överföring av bakteriellt DNA till en annan bakterie under den andra infektionen är känd som generaliserad transduktion. Därför kan generell transduktion definieras som överföring av bakteriellt DNA från en bakterie till en annan bakterie av en virulent bakteriofag under bakteriofagens lytiska cykel. Bakteriell DNA-överföring sker på grund av fel av genetiskt materialförpackning i de nya fagen. Förpackningen av nyligen replikerat viralt DNA till nya fager visar låg trovärdighet. Under det genetiska materialförpackningen kan sålunda små bitar av bakteriellt DNA eller rekombinerat bakteriellt DNA med viralt DNA inkluderas i fager felaktigt. Om bakteriellt DNA införs inuti viruskapten av en slump introducerar den andra infektionen detta DNA i en annan bakterie. Därför fullbordar transduktionen mellan två bakterier framgångsrikt.

Efter infektionen kan virulenta fager styra bakteriecellsmaskiner för att replikera sitt eget DNA. Viruset blir också kapabelt att degradera bakteriell kromosom i små bitar och orsakar plötslig störning av bakteriell cellvägg för frisättning av sammansatta fager som orsakar celldöd.

Generaliserad transduktionsprocess

Allmäntransduktion är en snabb process där bakterier dör inom en kort tidsperiod. Bakteriofag kan bryta bakteriellt DNA i bitar, förstöra bakteriecellen. Stegen med generaliserad transduktion kan sammanfattas enligt följande.

1. En virulent (lytisk) bakteriofag infekterar en bakterie.
2. Fagen genomet träder in i bakteriecellen.
3. Virus styr de bakteriella metaboliska mekanismerna för att skapa sitt eget DNA och andra nödvändiga komponenter och enzymer.
4. Bakteriellt DNA hydrolyserar i små bitar.
5. Genetiskt material packar in i de nya fagerna. Ibland packar bakteriella DNA-fragment i nya fagkapsider
6. Bakteriella celler lyser och släpper ut de nya fagerna.
7. När transducerad fag infekterar en annan bakterie, införlivar det tidigare bakterie-DNA i en ny.

Figur 01: Allmänt transduktionsprocess

Vad är specialiserad transduktion?

Temperata bakteriofager visar lysogena livscykler. De är involverade i specialtransferationsprocess där ett fragment av bakteriellt DNA överförs från en bakterie till en annan bakterie på grund av ett fel. Därför kan specialtransduktion definieras som överföring av donorbakteriellt DNA till en annan bakterie av de tempererade bakteriofagen. När tempererade fager infekterar bakterier kan de integrera viralt DNA i bakteriell kromosom och förblir i profassteget för flera bakteriegenerationer utan att frigöra det från bakteriegenomet. Under bakteriegenomreplikationen utsätts viralt DNA för replikation och kommer in i nya bakterieceller och överlever. När emellertid profilerna induceras av de bestämda faktorerna, avlägsnar virus-DNA från bakteriekromosomen. Ibland avlägsnas fragment av bakteriella kromosomer och förbli fästa vid profag DNA under denna avlägsnande. På grund av induktionen genomgår fagerna lytisk cykel efteråt. Viralt genom replikerar med bifogat bakteriellt DNA och packar inuti nya capsider och skapar nya fager. Nya fager släpper bakteriecellen genom lysis. När en ny fag infekterar en annan bakterie överför bakteriell DNA till den.

Specialiserad transduktionsprocess

Stegen för specialtransduktion kan sammanfattas enligt följande.

1. En tempererad bakteriofag infekterar en bakterie.
2. Viralt DNA integreras i bakteriell kromosom och blir professteget
3. Viralt DNA förblir inom bakterier i flera generationer
4. Vid en spontan induktion avlägsnar viralt DNA det bakteriella kromosomala DNA.
5. Fragment av bakteriellt DNA avlägsnas från bakteriekromosomen med viralt DNA.
6. Viralt DNA replikerar tillsammans med bakteriegener och förpackas inuti nya kapider och gör nya fager.
7. Bakteriella celler lyser och släpper ut de nya fagerna.
8. Nya fager infekterar nya bakterier.
9. Bakteriell DNA blandar med nya bakterier under infektionen.

   

   Figur 02: Specialiserad transduktion visad av lambda fag

Vad är skillnaden mellan generaliserad och specialiserad transduktion?

Generalized vs Specialized Transduction
Generell transduktion görs av virulenta eller lytiska bakteriofager.	Specialiserad transduktion görs av tempererade fager.
Livscykel
Allmäntransduktion genomgår lytisk cykel	Specialiserad transduktion genomgår lysogen cykel.
Lyser av bakterier
Bakteriell cell lyser snabbt.	Bakteriella celler lyseras inte snabbt men överlever i flera generationer.
Förpackning av genetiskt material
En del av donorbakteriell DNA är innesluten inom viral kapsid i generell transduktion	Små delar av bakteriellt DNA förblir bundna till viralt DNA under avlägsnandet från bakteriekromosomen och förpackas i nya kapslar.
Integration av viralt DNA
Viralt DNA är inte integrerat i bakteriekromosomen.	Bakteriellt och viralt DNA integreras.
Hydrolys av bakteriellt DNA
Bakteriellt DNA hydrolyserar i bitar av viruset.	Bakteriellt DNA hydrolyseras inte.
Produktion av profet
Det finns ingen profedbildning under generaliserad transduktion.	Profiler bildas under specialtransduktion.

Sammanfattning - Generalized vs Specialized Transduction

Transduktion är processen att överföra bakteriellt DNA från en bakterie till en annan av ett virus. Det är en naturlig process som händer genom lytiska eller lysogena cykler. Virulenta fager visar generaliserad transduktion. Temperata fager visar specialtransduktion. Under generell transduktion förstörer viruset bakteriecellen. Vid specialtransduktion förstörs inte bakterieceller snabbt om inte induktion föreligger. Detta är den största skillnaden mellan generaliserad och specialiserad transduktion. Viralt DNA integreras i bakteriekromosomen i specialtransformation och integration sker inte i generaliserad transduktion.

Referens:
1. Gränslös. "Bakteriell transduktion - gränslös öppen lärobok." Gränslös. Gränslös, 08 aug 2016. Web. 26 april 2017
2. "Transduktion - Allmäntransduktion." Kromosom, genetisk, viral och Dna-JRank-artiklar. N.p., n.d. Webb. 26 april 2017
"Transduktion (prokaryoter)." Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Webb. 26 april 2017

Image Courtesy:
1. "Lytic Cycle" av xxoverflowed (CC BY 2.0) via Flickr
2. "Lambda Phage" Av Tinastella - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia