Auf welche Weise kann die Fremd-DNA auf die Bakterien übertragen werden?

Für den Transfer der Fremd-DNA in die Wirtszelle sind verschiedene Methoden implementiert. Es gibt zwei große Kategorien von Gentransfers, die auf natürliche oder künstliche Weise bei menschlichen Eingriffen auftreten.

Horizontaler Gentransfer : Dies kann definiert werden als der Transfer von Material von einer Zelle zur anderen als der Eltern- zur Tochterzelle.

Vertikaler Gentransfer: Dabei erfolgt der Gentransfer zwischen der Elternzelle zur Tochterzelle.

HGT [1] beinhaltet Transformation, Transfektion und Konjugation.

Transformation : Wir kennen Griffiths Experiment und sein Transformationsprinzip. Es kann als Aufnahme der nackten DNA und deren Integration in das Bakteriensystem definiert werden. Transformation wird natürlich in Pflanzen, Tieren und Bakterien beobachtet. Die Transformation kann künstlich durchgeführt werden, indem spezifische Methoden wie Elektroporation, ballistische Methoden, chemische Methoden usw. implementiert werden.

Transfektion [2] : Sie ähnelt der Transformation. Für eukaryotische Zellen wird das Transformationswort verwendet, um sich auf Krebs zu beziehen, und daher wird das Transfektionswort übernommen. Der Transfektionsprozess beinhaltet das Virus als Medium für den Transfer des genetischen Materials in das eukaryotische System.

Konjugation : Es ist ein natürlich vorkommender Prozess bei Bakterien und anderen Prokaryonten, der die sexuelle Fortpflanzung fördert. Die Konjugation erfolgt durch die Bildung der Konjugationsbrücke, die es der Spenderzelle (männlich) ermöglicht, das genetische Material auf die Empfängerzelle (weiblich) zu übertragen. Die Konjugationsbrücke bilden die Pili (Sex Pili) der beiden Bakterien. Hinweis: Mit diesen Pili übertragen Bakteriophagen wie M13 ihr Erbgut direkt in die Bakterienzelle.

Transformationsmethoden, die von Gentechnikern und Biotechnologen zur Transformation der Zellen verwendet werden, lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: physikalische und chemische Methoden.

1) Chemische Methoden:

CaCl2-Behandlung: CaCl2 würde die Zellmembran destabilisieren. Es würde sich an die DNA binden und die negative Ladung des Phosphats bedecken. Daher kann die DNA leicht durch die Lipiddoppelschicht in die Zelle gelangen. CaCl2 bewirkt, dass die DNA an der äußeren Phase der Lipidmembran ausfällt. Wenn die Probe einem Hitzeschock (42 ° C) ausgesetzt wird, erhöht sich die Ausbeute der Transformanten.

PEG-Behandlung: Für Pflanzenzellen verwenden wir PEG anstelle von CaCl2. PEG besteht aus 4000 Da-Molekülen und destabilisiert die Membran und bildet mit der DNA einen Komplex. Die DNA wird dann leicht in die Zelle transportiert.

Andere chemische Verfahren umfassen die Verwendung von DEAE-Dextranen, Liposomen, Nanoträgern usw.

2) Physikalische Methoden:

Elektroporation: Hierbei werden elektrische Impulse verwendet, um temporäre Poren in der Membran zu erzeugen. Die kleinen Plasmide und die DNA können leicht mit chemischen Methoden eingebaut werden, aber für die großen DNA-Moleküle müssen wir physikalische Methoden anwenden. Für die Elektroporation sollte die Konzentration jedoch hoch sein. Bei Pflanzenzellen ist die Zelle von Schichten aus Polysacchariden und anderen Biomolekülen wie Hemicellulose, Cellulose, Pektin usw. umgeben. Daher behandeln wir die Zelle mit Enzymen wie Hemicellulose und Cellulose, um die Zellwand zu entfernen und die Zelle in umzuwandeln ein Protoplast. Somit können sich leicht Poren in der Membran bilden und DNA kann durch Elektroporation in die Zelle übertragen werden.

http://www.scientzbio.com/s/

Biolistische Methode [4] : Sie wird auch als Partikelbeschussmethode, Partikelkanonenmethode oder einfach als Genkanone bezeichnet. Das Instrument besteht aus Mikroträgern, die aus Schwermetallen wie Au, Ag, W usw. bestehen. Die Pistole besteht auch aus einer Berstscheibe, einer Platte mit Mikroträgern (mit DNA beladen), einer Stoppplatte und schließlich einer Zellhalteplatte . Wenn die Pistole abgefeuert wird, wird das Gas in die Pistole gedrückt, was zum Brechen der Berstscheibe führt. Die Platte mit dem Mikroträger (mit der DNA) bewegt sich in Richtung der Stoppplatte. Der Mikroträger würde sich dann bewegen und in die Zelle eintreten. Die DNA wird somit direkt in die Zelle übertragen. Es gibt jedoch einige Einschränkungen bei der Verwendung von Genkanonen. Es besteht die Möglichkeit der Insertion mehrerer Partikel und ihrer Akkumulation, die zu einer Überexpression des Gens oder einer Gen-Stummschaltung führen können.

http://www.scientzbio.com/gene-transduction-device/

Mikroinjektionen : Sie verwenden eine sehr feine Pipette, um die DNA-Moleküle direkt in den Zellkern der zu transformierenden Zelle zu injizieren. Es wird für pflanzliche und tierische Zellen verwendet.

Hinweis: Ich würde mich über Korrekturen und Vorschläge freuen, wenn die Daten irrelevant sind.

Referenz und weiterführende Literatur

Brown, TA, 2016. Klonen von Genen und DNA-Analyse: eine Einführung. John Wiley & Söhne.

Wolff, JA, Malone, RW, Williams, P., Chong, W., Acsadi, G., Jani, A. und Felgner, PL, 1990. Direkter Gentransfer in den Mausmuskel in vivo. Science, 247 (4949, Punkt 1), S. 1465–1468.

Lorenz, MG und Wackernagel, W., 1994. Bakterieller Gentransfer durch natürliche genetische Transformation in der Umwelt. Microbiological Reviews, 58 (3), S. 563–602.

Lurquin, PF, 1997. Gentransfer durch Elektroporaten