99. Что такое генетическая трансформация?

Трансформация - это изменение наследственных свойств клетки в результате проникновения в нее чужеродной ДНК, один из способов обмена генетическим материалом у прокариот. Впервые обнаружена Ф. Гриффитом (1928 г.), который показал, что некоторые клетки невирулентных штаммов бактерий приобретают патогенные свойства при заражении ими мышей совместно с клетками вирулентных штаммов, убитыми нагреванием. Это открытие легло в основу более поздних работ, показавших, что наследственным веществом является ДНК.

Вирулентность пневмококков для животного организма зависит от наличия полисахаридной капсулы, покрывающей бактериальную клетку. Капсульные пневмококки образуют гладкие блестящие колонии S-формы.

Многие типы пневмококков отличаются друг от друга по химическому составу капсулы. Определить их можно методами серологии. Иногда возникают мутантные штаммы пневмококков, утратившие способность к образованию полисахаридной капсулы. Такие штаммы авирулентны и образуют колонии с шероховатой поверхностью. Они названы колониями R типа. Ф. Гриффит обнаружил, что при введении культуры живых бескапсульных пневмококков типа II-R или суспензии убитых нагреванием капсульных штаммов типа I-S ни одно из животных не погибло от инфекции. Однако при введении смеси убитых клеток типа I-S и живых клеток типа II-R мыши заболевали. Из крови этих мышей были выделены чистые культуры пневмококков капсульного S-типа. Поскольку пневмококки R типа не дают мутаций в S-тип, можно предположить, что какое-то вещество, присутствующее в суспензии убитых 5 клеток, может сообщать наследственную способность образовывать капсулы типа S бактериям типа R, которые не могут продуцировать свой собственный полисахарид.

В 1944 г. О. Т. Эйвери показал, что при обработке трансформирующего фактора протеолитическими ферментами или РНКазой биологическая активность его не меняется, а при обработке ДНКазой она резко падает. Это указывает на связь трансформирующего фактора с ДНК.

С помощью трансформации можно передавать такие признаки, как свойства капсулы, устойчивость к различным антибиотикам, способность к синтезу некоторых ферментов.

Трансформация обычно происходит между различными штаммами одного и того же вида. Однако она может осуществляться и между разными видами бактерий, но частота переноса генов при межвидовой трансформации гораздо ниже, чем при внутривидовой. Примером межвидовой трансформации может служить трансформация между Н. parainfluenzae и Н. influenzae.

Явление трансформации может быть использовано при генетическом анализе для определения сцепления генов, точного картирования хромосом. При трансформации два гена считаются сцепленными, если они трансформируются вместе на одной молекуле ДНК. Определить это можно по частоте совместной передачи изучаемых генов. Если гены А и В не сцеплены, а реципиенты ab, обработанные ДНК, из доноров АВ дают трансформанты Аb и аВ с частотой 1%, то ожидаемая частота двойных трансформантов АВ должна быть равной 0,01% (один трансформант на 10 тыс. клеток). Вероятность одновременного включения двух генов, находящихся на разных молекулах ДНК, равна произведению вероятностей включения каждого из этих генов. И если в эксперименте получены данные, говорящие о повышенной частоте передачи двух генов, можно сделать вывод об их сцеплении.