Verschil tussen gegeneraliseerde en gespecialiseerde transductie

Belangrijkste verschil - Gegeneraliseerd versus gespecialiseerde transductie
 

Transductie is een mechanisme dat DNA van een bacterie naar een andere bacterie overdraagt ​​door een bacteriofaag. Bacteriofaag is een virus dat infecteert en repliceert in een bacterie. Het is in staat zich te hechten aan de bacteriële celwand en zijn DNA aan de bacterie te injecteren. In de bacterie repliceert viraal DNA en creëert noodzakelijke componenten en enzymen om nieuwe veel bacteriofagen te maken. Tijdens dit proces wordt bacterieel DNA afgebroken tot stukjes en integreert het met het virale genoom of integreert viraal DNA rechtstreeks met bacterieel DNA. Nieuwe bacteriofagen dragen het bacteriële DNA erin. Wanneer deze bacteriofagen een andere bacterie infecteren, vindt er vermenging van bacterieel DNA plaats. Transductie kan gebeuren door lytische cyclus of door een lysogene cyclus op basis van het type bacteriofaag. Daarom zijn er twee soorten transductie, namelijk gegeneraliseerde transductie en gespecialiseerde transductie. Het belangrijkste verschil tussen gegeneraliseerde en gespecialiseerde transductie is dat gegeneraliseerde transductie wordt gedaan door virulente bacteriofagen waarin bacteriële cellen worden gelyseerd wanneer nieuwe bacteriofagen worden vrijgegeven terwijl gespecialiseerde transductie wordt gedaan door gematigde bacteriofagen waarin bacteriële cellen niet worden gelyseerd, en viraal DNA integreert met bacterieel DNA en overleeft in profaagstadium binnen de bacteriën gedurende verschillende generaties.

INHOUD
1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is gegeneraliseerde transductie
3. Wat is gespecialiseerde transductie
4. Vergelijking zij aan zij - Gegeneraliseerd versus gespecialiseerde transductie
5. Samenvatting

Wat is gegeneraliseerde transductie?

Er zijn twee soorten bacteriofagen: virulent en gematigd. Virulente bacteriofaag is in staat de gastheerbacterie te doden. Ze ondergaan altijd een lytische levenscyclus die de dood van gastheerbacteriën veroorzaakt. Infectie van een bacterie door een virulente bacteriofaag en het overbrengen van bacterieel DNA naar een andere bacterie tijdens de tweede infectie is bekend als gegeneraliseerde transductie. Vandaar dat gegeneraliseerde transductie kan worden gedefinieerd als de overdracht van bacterieel DNA van de ene bacterie naar een andere bacterie door een virulente bacteriofaag tijdens de lytische cyclus van de bacteriofaag. Bacteriële DNA-overdracht gebeurt als gevolg van fouten in de verpakking van genetisch materiaal in de nieuwe fagen. De verpakking van nieuw gerepliceerd viraal DNA in nieuwe fagen vertoont lage betrouwbaarheid. Daarom kunnen tijdens het verpakken van het genetische materiaal kleine stukjes bacterieel DNA of gerecombineerd bacterieel DNA met viraal DNA verkeerd in de fagen worden opgenomen. Als bacterieel DNA toevallig in het virale capside wordt ingebracht, introduceert de tweede infectie dit DNA in een andere bacterie. Vandaar dat de transductie met succes tussen twee bacteriën is voltooid.

Na de infectie zijn virulente fagen in staat om bacteriële celmachinerie te controleren om zijn eigen DNA te repliceren. Het virus kan ook het bacteriële chromosoom in kleine stukjes afbreken en veroorzaakt een plotselinge verstoring van de bacteriële celwand voor de afgifte van geassembleerde fagen die celdood veroorzaken.

Gegeneraliseerd transductieproces

Gegeneraliseerde transductie is een snel proces waarbij bacteriën binnen een korte tijdsperiode sterven. Bacteriophage is in staat om bacterieel DNA in stukjes te breken en de bacteriële cel te vernietigen. De stappen van gegeneraliseerde transductie kunnen als volgt worden samengevat.

1. Een virulente (lytische) bacteriofaag infecteert een bacterie.
2. Het faaggenoom komt de bacteriële cel binnen.
3. Virus bestuurt de bacteriële metabole mechanismen om zijn eigen DNA en andere noodzakelijke componenten en enzymen te maken.
4. Bacterieel DNA hydrolyseert in kleine stukjes.
5. Genetisch materiaal packs in de nieuwe fagen. Af en toe pakken bacteriële DNA-fragmenten in nieuwe faag-capsiden in
6. Bacteriële cellen lyseren en geven de nieuwe fagen vrij.
7. Wanneer getransduceerde faag een andere bacterie infecteert, incorporeert het voorgaande bacteriële DNA in een nieuwe bacterie.

Figuur 01: Gegeneraliseerd transductieproces

Wat is gespecialiseerde transductie?

Gematigde bacteriofagen vertonen lysogene levenscycli. Ze zijn betrokken bij een gespecialiseerd transductieproces waarbij een fragment van bacterieel DNA door een fout van de ene bacterie naar een andere bacterie wordt overgebracht. Vandaar dat gespecialiseerde transductie kan worden gedefinieerd als de overdracht van donorbacterieel DNA naar een andere bacterie door gematigde bacteriofagen. Wanneer gematigde fagen bacteriën infecteren, zijn ze in staat om viraal DNA te integreren in het bacteriële chromosoom en blijven ze in het profaagstadium voor verschillende bacteriële generaties zonder het uit het bacteriële genoom vrij te maken. Tijdens de bacteriële genoomreplicatie is viraal DNA onderworpen aan replicatie en gaat het in nieuwe bacteriële cellen en overleeft het. Wanneer de profagen echter worden geïnduceerd door de bepaalde factoren, maakt het virale DNA zich los van het bacteriële chromosoom. Soms scheiden fragmenten van bacteriële chromosomen zich tijdens dit losmaken en blijven ze gehecht aan het profaag-DNA. Als gevolg van de inductie ondergaan fagen daarna lytische cyclus. Het virale genoom repliceert met aangehecht bacterieel DNA en packs in nieuwe capsiden en maakt nieuwe fagen. Nieuwe fagen maken de bacteriële cel vrij door lysis. Wanneer een nieuwe faag een andere bacterie infecteert, wordt er bacterieel DNA naar overgebracht.

Gespecialiseerd transductieproces

De stappen van gespecialiseerde transductie kunnen als volgt worden samengevat.

1. Een gematigde bacteriofaag infecteert een bacterie.
2. Viraal DNA integreert in bacterieel chromosoom en wordt het profage-stadium
3. Viraal DNA blijft verschillende generaties binnen bacteriën
4. Bij een spontane inductie maakt het virale DNA het bacteriële chromosomale DNA los.
5. Fragmenten van bacterieel DNA maken zich los van het bacteriële chromosoom met viraal DNA.
6. Viraal DNA repliceert samen met bacteriële genen en verpakt in nieuwe capsiden en maakt nieuwe fagen.
7. Bacteriële cellen lyseren en geven de nieuwe fagen vrij.
8. Nieuwe fagen infecteren nieuwe bacteriën.
9. Bacterieel DNA vermengt zich met nieuwe bacteriën tijdens de infectie.

   

   Figuur 02: Gespecialiseerde transductie getoond door lambdafaag

Wat is het verschil tussen gegeneraliseerde en gespecialiseerde transductie?

Gegeneraliseerde versus gespecialiseerde transductie
Gegeneraliseerde transductie wordt gedaan door virulente of lytische bacteriofagen.	Gespecialiseerde transductie wordt gedaan door gematigde fagen.
Levenscyclus
Gegeneraliseerde transductie ondergaat lytische cyclus	Gespecialiseerde transductie ondergaat lysogene cyclus.
Lysis van bacteriën
Bacteriële cellen lyseren snel.	Bacteriële cellen worden niet snel gelyseerd, maar overleven verschillende generaties lang.
Verpakkingen van genetisch materiaal
Een gedeelte van het donor-bacteriële DNA is ingesloten in virale capside in gegeneraliseerde transductie	Kleine delen van bacterieel DNA blijven gehecht aan viraal DNA tijdens het losmaken van het bacteriële chromosoom en zijn verpakt in nieuwe capsiden..
Integratie van viraal DNA
Viraal DNA is niet geïntegreerd in het bacteriële chromosoom.	Bacterieel en viraal DNA integreert.
Hydrolyse van bacterieel DNA
Bacterieel DNA hydrolyseert in stukjes door het virus.	Bacterieel DNA wordt niet gehydrolyseerd.
Productie van Prophage
Er is geen profaagvorming tijdens gegeneraliseerde transductie.	Prophages worden gevormd tijdens gespecialiseerde transductie.

Samenvatting - Gegeneraliseerde versus gespecialiseerde transductie

Transductie is het proces waarbij bacterieel DNA van de ene bacterie naar de andere wordt overgebracht door een virus. Het is een natuurlijk proces dat plaatsvindt door lytische of lysogene cycli. Virulente fagen vertonen gegeneraliseerde transductie. Gematigde fagen vertonen gespecialiseerde transductie. Tijdens gegeneraliseerde transductie vernietigt het virus de bacteriële cel. Bij gespecialiseerde transductie worden bacteriële cellen niet snel vernietigd tenzij er een inductie is. Dit is het belangrijkste verschil tussen gegeneraliseerde en gespecialiseerde transductie. Viraal DNA integreert in het bacteriële chromosoom in gespecialiseerde transductie en integratie vindt niet plaats in gegeneraliseerde transductie.

Referentie:
1. Grenzeloos. "Bacteriële transductie - grenzeloos open leerboek." Grenzeloos. Grenzeloos, 08 augustus 2016. Web. 26 april 2017
2. "Transductie - Gegeneraliseerde transductie." Chromosoom-, genetische, virale en DNA-artikelen - JRank. N.p., n.d. Web. 26 april 2017
"Transductie (prokaryoten)." Natuurnieuws. Nature Publishing Group, n.d. Web. 26 april 2017

Afbeelding met dank aan:
1. "Lytic Cycle" door xxoverflowed (CC BY 2.0) via Flickr
2. "Lambda Phage" door Tinastella - Eigen werk (publiek domein) via Commons Wikimedia