Transformació bacteriana: diferència entre les revisions

La '''transformació bacteriana''' és un procés de [[transferència horitzontal de gens]] que ocorre de forma natural en alguns [[bacteris]] i que es pot provocar de forma artificial en altres bacteris i eucariotes. Aquest experiment es va fer per saber on estava la informació genètica, a les [[proteïnes]] o a l'[[ADN]]. La '''transformació''' va ser descoberta per [[Frederick Griffith]] en l'anomenat [[experiment de Griffith]].

 

{{principal|Experiment de Griffith}}

De forma natural s'esdevé de la manera següent: una cèl·lula és lisada i a conseqüència del trencament allibera [[ADN]] al medi. La cèl·lula receptora, per mitjà d'un complex proteic, capta aquest fragment d'ADN. Es produeix recombinació entre l'ADN forà i el [[cromosoma]] del bacteri i així aquest canvia el seu [[fenotip]].

L'experiment es va fer amb ratolins i bacteris causants d'un tipus de [[pneumònia]], ''[[Streptococcus pneumoniae]]'', del qual n'existeixen dues soques diferents: la S (de ''smooth'', suau) les cèl·lules de la qual estan encapsulades i la R (de ''rough'', rugós) les cèl·lules de la qual no ho estan.

 

L'explicació és la transformació: no és que les cèl·lules S ressuscitin, sinó que les R capten ADN de les S, es produeix un canvi en el seu genoma i es transformen en cèl·lules virulentes. Ja que els bacteris R vius tenien alguna cosa que Griffith va anomenar factor transformador que convertia els bacteris soca S morts en S vius que són letals pel ratolí.

La transformació bacteriana és un canvi genètic ocasionat absorbint ADN nuu (ADN sense cèl·lules associades o proteïnes) i la '''competència''' es refereix a l'estat de poder incorporar ADN exogen des de l'ambient. S'haurien de distingir dues formes diferents de competència: natural i artificial.

 

Alguns bacteris (un 1% de totes les espècies) són capaços de forma natural d'admetre ADN sota condicions experimentals; diverses altres poden ser capaces de fer-ho en condicions naturals. Aquestes espècies duen jocs de gens que codifiquen la maquinària per a facilitar el pas de l'ADN a través de la membrana o paret cel·lular<ref>{{ref-publicació|autor=Chen I, Dubnau D |article=DNA uptake during bacterial transformation |publicació=Nat. Rev. Microbiol. |volum=2 |exemplar=3 |pàgines=241–9 |any=2004 |pmid=15083159 |doi=10.1038/nrmicro844}}</ref>

 

La competència artificial no es codifica als gens de la cèl·lula. En canvi és provocat per procediments de laboratori en els quals les cèl·lules es fan passivament permeables a l'ADN, utilitzant condicions que no ocorren normalment a la natura.<ref>Large-volume transformation with high-throughput efficiency chemically competent cells. Focus 20:2 (1998). {{en}}</ref>

 

L'[[electroporació]] és una altra manera de fer forats breument en cèl·lules (bacterianes i algunes [[eucariota|eucariotes]]) impressionant-los amb un [[camp elèctric]] de 10-20 k[[volt|V]]/cm. Els plasmidis poden introduir-se a la cèl·lula a través d'aquests forats. Aquest mètode és flexible per utilitzar amb DNA de plasmidis relativament grans.<ref>Transformation efficiency of E. coli electroporated with large plasmid DNA. Focus 20:3 (1998). {{en}}</ref> els mecanismes de reparació naturals de la membrana tancaran ràpidament aquests forats després de la ruptura.

 

Per tal de persistir i ser mantingut de forma estable a la cèl·lula, una molècula de DNA plasmídic ha de contenir un [[origen de replicació]], que el permet ser duplicat a la cèl·lula de forma independent del cromosoma (el nombre de còpies és variable podent variar usualment entre la desena i el centenar de 100 còpies de cada plasmidi per cèl·lula). Perquè la transformació normalment produeix una mescla de cèl·lules transformants rares i cèl·lules no-transformants abundants, es necessita un mètode que permeti identificar i seleccionar les cèl·lules que han adquirit els gens en un procés de modificació genètica (marcadors genètics o bioquímics). Els plasmidis utilitzats en experiments de transformació generalment contindran un gen que aporti resistència a un [[antibiòtic]] al qual els bacteris transfectats són sensibles. Les cèl·lules capaces de créixer en el medi que conté aquest antibiòtic hauran estat transformades pel plasmidi, així les cèl·lules que no hagin incorporat el plasmidi seran incapaces de multiplicar-se.

 

Un altre marcador, utilitzava per identificar cèl·lules d'[[E. coli]] que han adquirit plasmidis recombinants, és el gen de [[lacZ]], que codifica per a la β-[[galactosidasa]]. Perquè -galactosidasa és un tetràmer homo, amb cada monòmer constituït per un lacZ-α i una proteïna de lacZ-ω, si només s'expressa una de les dues proteïnes necessàries a la cèl·lula, no es formarà cap enzim funcional. Així, si una pressió d'''E. coli'' sense lacZ-α en el seu genoma és transformat utilitzant com plasmidi que conté el fragment de gens desapareguts, les cèl·lules transformades produiran β-galactosidasa, mentre cèl·lules no transformants, només són capaces de produir la meitat d'omega del [[monòmer]]. En aquest tipus de transformació, la regió ''polilinker'' del plasmidi és en el fragment de gens de lacZ-α, significant que els plasmidis recombinats reeixidament produïts tindran el gen desitjat introduït a algun lloc dins de lacZ-α. Quan aquest fragment de gens interromput és expressat per ''E. coli'', cap proteïna de lacZ-α utilitzable no es produeix, i per això cap β-galactosidasa utilitzable no es forma. Quan creix en medis de cultiu que contenen el sucre de [[galactosa]] modificada incolora (X-gal) les colònies que poden metabolitzar el [[Substrat (bioquímica) |substrat]] (han resultat transformades, però no per plasmidis recombinants) apareixeran tenyides de color blau; les colònies que no poden metabolitzar el substrat (transformades per plasmidis recombinants) seran blanques.

 

Hi ha diversos mètodes emprats amb èxit per a transformar cèl·lules vegetals amb ADN:

 

* [[Transformació vírica]] ([[transducció]]): El material genètic desitjat és empaquetat dins d'un [[virus]] vegetal adequat; és aquest virus modificat el que infecta la planta. Si el material genètic és ADN, es pot recombinar amb els cromosomes per produir cèl·lules transformants. Tanmateix els genomes de la majoria dels virus vegetals consten de RNA monocatenari que es duplica al [[citoplasma]] de cèl·lula infectada. Per a tals genomes aquest mètode és una forma de transfecció i no una transformació genuïna, ja que els gens introduïts mai no arriben al nucli cèl·lular i no s'integren a la genoma de l'hoste. La [[progènie]] de les plantes infectades és lliure de virus i del del gen introduït.

 

La introducció d'ADN a cèl·lules animals s'anomena [[transfecció]].