התמרה (גנטיקה)

התמרה או טרנסדוקציה (באנגלית: Transduction) הוא התהליך שבו דנ"א עובר מחיידק אחד לאחר על ידי נגיף. כמו כן, היא מתייחסת גם לתהליך בו דנ"א זר מוצג לתא אחר דרך וקטור נגיפי. התמרה אינה דורשת מגע פיזי בין התא תורם הדנ"א והתא מקבל הדנ"א. התמרה היא כלי נפוץ בידי ביולוגים מולקולרים על מנת להציג גן זר לתוך גן של תא מארח.

כאשר בקטריופאג'ים מזהמים תאי חיידק, המצב הרגיל של התרבות הוא על ידי שכפול, תעתוק ותרגום (של התא החיידק המארח).

חיידקים יכולים לקלוט דנ"א זר גם בתהליך טרנספורמציה, אך בו אין מעורבות של נגיף המחדיר את הדנ"א הזר.

מסלולים ליטיים וליזוגנים

התמרה מתרחשת דרך מעגל ליטי או מעגל ליזוגני. אם ישנו שימוש במעגל הליזוגני, כרומוזום הפאג' משולב לכרומוזום חיידקי, שם הוא יכול להישאר רדום במשך אלפי דורות. אם הליזוגן מושרה (על ידי אור UV למשל), גן הפאג' מיוצר מכרומוזום החיידק ומתחיל את המעגל הליזומי, אשר מגיע לשיאו בליזיס של התאים ובשחרור של חלקיקי הפאג'. המחזור הליטי מוביל לייצור של חלקיקי פאג' חדשים אשר משוחררים על ידי תמוגה של המארח.

התמרה כשיטה להעברת חומר גנטי

הדנ"א של בקטריופאג'ים מורכב מחתיכות קטנות של דנ"א חיידקי, יחד עם הגנום של באקטריופאג'. באותו הזמן, חלק מהגנים של הפאג'ים נשארים מאחור, בכרומוזום של החיידק. באופן כללי, ישנם 3 סוגים של קומבינציות היכולים להוביל לאיחוד הזה של דנ"א חיידקי עם דנ"א נגיפי.

התמרה כללית

התמרה כללית היא התהליך בו כל גן של חיידק יכול לעבור לחיידק אחר דרך באקטריופאג', וכן סוחב רק דנ"א חיידקי ולא דנ"א נגיפי. בקיצור, זה הארגון של דנ"א חיידקי בתוך מעטפת נגיפית. זה יכול לקרות ב-2 דרכים - רקומבינציה או "אריזה מלאה". אם באקטריופאג'ים מתחייבים לקחת את המעגל הליטי של זיהום ברגע הכניסה לחיידק, הנגיף ישתלט על התא, על מנת לשכפל את הדנ"א הנגיפי העצמי שלו. אם במקרה דנ"א חיידקי מוכנס לקפסיד הנגיפי, אשר בדרך כלל משמש כדי לתמצת את ה- DNA הנגיפי (ולא החיידקי), הטעות תוביל להתמרה כללית.

אם הנגיף משתכפל, על ידי שימוש ב"אריזה מלאה", הוא מנסה למלא את הקפסיד הגרעיני עם חומר גנטי. הגנום הנגיפי מתאפיין בעודף קיבולת, כך שמנגנוני האריזה הנגיפיים יכולים לשלב חומר גנטי של חיידקים לתוך הוויריון (חלק של נגיף) החדש.

כמוסת הנגיף החדשה כיום, עמוסה DNA חיידקי וממשיכה להדביק תא חיידקי נוסף. מכאן, החומר החיידקי הזה עשוי להתפשט לחיידקים נוספים על ידי רגע הדבקה.

כאשר הדנ"א החדש מוכנס לתא המקבל הזה הוא יכול לעבור 3 תהליכים:

הדנ"א ייקלט על ידי התא וימוחזר בתור חלק חילוף.
אם הדנ"א היה במקור פלסמיד, הוא יעבור אתחול מחדש בתוך התא החדש ויהפוך להיות שוב פלסמיד.
אם הדנ"א החדש תואם את האזור ההומולוגי של הכרומוזום של התא הנמען, הוא יחליף את הדנ"א הקיים בתא האחראי לפעולה של הדנ"א החדש.

התמרה ספציפית

התמרה ספציפית היא תהליך בו סט מוגבל של גנים של חיידקים מועבר לחיידק אחר. הגנים אשר עוברים (הגנים הנתרמים) תלויים במיקום הגן הפאג'י בתוך הכרומוזום. התמרה ספציפית מתרחשת כאשר הפרופאג' מוסר באופן לא מדויק מהכרומוזום, כך שהגנים של החיידק הנמצאים בסמיכות לפרופאג' כלולים בדנ"א המוסר. הדנ"א המוסר לאחר מכן נארז לחלקיק נגיפי חדש, אשר שולח את הדנ"א לחיידק חדש. הגנים של התורם יכולים להתווסף לכרומוזום המקבל או להישאר בציטופלזמה, תלוי בסוג הבאקטריופאג'.

כאשר חומר הפאג' הארוז מדביק תא נוסף והופך ל"פרופאג'", הדנ"א המקודד חלקית של הפרופאג' נקרא "הטרוגנוט".

שימושים רפואיים

עמידות בפני תרופות אנטיביוטיות.
תיקון מחלות גנטיות על ידי שינוי ישיר של טעויות גנטיות.

דנ"א, ורנ"א

נגיפים עם גנים של רנ"א לא יכולים לארוז דנ"א. ברגע שמתרחש ליזיס בתא המארח, הוויריונים שאינם ארוזים, המכילים דנ"א חיידקי, יכולים להצטרף לתאים חידקיים נוספים ולהזריק להם את הדנ"א שהם ארזו, כלומר להעביר דנ"א חיידקי מתא אחד לאחר. הדנ"א הזה יכול להפוך לחלק מהגנום החיידקי, ומכאן לעבור ביציבות בתורשה.

שימושים נוספים של המונח

באופן כללי יותר, התמרה הוא התהליך בו חומר תורשתי, כלומר דנ"א או רנ"א, מוכנס לתוך תא על ידי נגיף. טכניקות נפוצות בביולוגיה מולקולרית הן שימוש בווקטורים נגיפיים (כולל באקטריופאג'ים), אלקטרופורציה, או התערבות כימית אשר מגדילה את חדירות התא. טרנספקציה וטרנספורמציה הן דרכים נפוצות נוספות להכנסת דנ"א לתא.

ראו גם

טרנספורמציה (גנטיקה)