Transformation (molekylärbiologi)
Inom molekylärbiologin är transformation den genetiska förändringen av en cell genom direkt upptag och uttryck av DNA från omgivningen.
Omvandling sker naturligt i vissa arter av bakterier och kan också ske på konstgjord väg. Bakterier som kan omvandlas, antingen naturligt eller artificiellt, kallas kompetenta.
Transformation är en av tre processer genom vilka externt genetiskt material kan föras in i bakterieceller. De andra två är konjugering (överföring av genetiskt material mellan två bakterieceller i direkt kontakt) och transduktion (injektion av främmande DNA genom en bakteriofag i värden).
Transformation kan också användas för att beskriva införandet av nytt genetiskt material i icke-bakteriella celler, t.ex. djur- och växtceller. Införande av främmande DNA i eukaryota celler kallas vanligtvis "transfektion".
Historia
Transformation demonstrerades för första gången 1928 av den brittiske bakteriologen Frederick Griffith. Griffith upptäckte att en ofarlig stam av Streptococcus pneumoniae kunde bli virulent efter att ha utsatts för värmedödade virulenta stammar.
Griffith trodde att någon "transformerande princip" från den värmedödade stammen var ansvarig för att göra den ofarliga stammen virulent. År 1944 identifierades denna omvandlingsprincip som genetisk av Oswald Avery, Colin MacLeod och Maclyn McCarty. De isolerade DNA från en virulent stam av S. pneumoniae och kunde med hjälp av just detta DNA göra en ofarlig stam virulent. De kallade detta upptag och införlivande av DNA i bakterier för "transformation". Se Avery-MacLeod-McCarty-experimentet.
Resultaten av dessa experiment mottogs till en början skeptiskt av forskarsamhället. Inte förrän Joshua Lederberg upptäckte andra metoder för genetisk överföring (konjugering 1947 och transduktion 1953) accepterades Averys experiment. Transformationen blev inte ett rutinförfarande i laboratorierna förrän 1972 då Cohen lyckades transformera Escherichia coli genom att behandla bakterierna med kalciumklorid. Detta skapade ett effektivt och bekvämt förfarande för omvandling av bakterier och öppnade vägen för bioteknik och forskning.
Transformation av djur- och växtceller undersöktes också och den första transgena musen skapades 1982 genom att en gen för ett tillväxthormon från råtta injicerades i ett musembryo.
År 1907 upptäcktes en bakterie som orsakade växttumörer, Agrobacterium tumefaciens, och i början av 1970-talet upptäckte man att det tumörframkallande ämnet var en DNA-plasmid som kallas Ti-plasmid. Genom att ta bort de gener i plasmiden som orsakade tumören och lägga till nya gener kunde forskarna infektera växter med A. tumefaciens och låta bakterierna lägga in sitt valda DNA i växternas arvsmassa.
Alla växtceller är inte mottagliga för infektion av A. tumefaciens, så andra metoder utvecklades, bland annat elektroporation och mikroinjektion. Partikelbombardemang blev möjligt när John Sanford uppfann Biolistic Particle Delivery System (genkanon) 1990.
Frågor och svar
F: Vad är transformation inom molekylärbiologin?
S: Transformation är processen för genetisk förändring av en cell genom direkt upptag och uttryck av DNA från dess omgivning.
F: I vilka bakteriearter förekommer transformation naturligt?
S: Transformation förekommer naturligt i vissa bakteriearter.
F: Vilken term används för bakterier som kan omvandlas?
S: Bakterier som kan omvandlas kallas kompetenta.
F: Vilka är de andra två processerna, förutom transformation, genom vilka genetiskt material utifrån kan föras in i bakterieceller?
S: De andra två processerna genom vilka genetiskt material utifrån kan föras in i bakterieceller är konjugering och transduktion.
F: Kan transformation ske på konstgjord väg?
S: Ja, transformation kan också göras på konstgjord väg.
F: Vad är definitionen av transfektion?
S: Transfektion är processen att föra in nytt genetiskt material i icke-bakteriella celler, t.ex. djur- och växtceller.
F: Hur skiljer sig transduktion från transformation?
S: Transduktion innebär att främmande DNA injiceras av en bakteriofag i värden, medan transformation innebär direkt upptag och uttryck av DNA från omgivningen.
