Inom molekylärbiologin är transformation den genetiska förändringen av en cell genom direkt upptag och uttryck av DNA från omgivningen. Begreppet används både för naturliga processer och för laboratorietekniker där främmande DNA förs in i celler.

Grundläggande definitioner

  • Transformation — upptag och funktionellt uttryck av externt DNA i en cell.
  • Kompetens — cellens förmåga att ta upp DNA; vissa celler är naturligt kompetenta medan andra görs kompetenta artificiellt.
  • Horisontell genöverföring — överföring av genetiskt material mellan individer, som sker genom flera mekanismer, bland annat transformation.

Naturlig och artificiell transformation

Omvandling sker naturligt i vissa arter av bakterier och kan också ske på konstgjord väg i laboratorier. Dessa bakterier som kan uppta främmande DNA, antingen naturligt eller efter behandling, kallas i allmänhet kompetenta.

Andra mekanismer för genöverföring

Transformation är en av flera vägar för att föra in externt genetiskt material i bakterier. De övriga huvudsakliga mekanismerna är:

  • Konjugering — direkt överföring av DNA mellan två bakterieceller i kontakt.
  • Transduktion — överföring av DNA via bakteriofager (virus som infekterar bakterier).

Transformation i eukaryoter

Begreppet transformation används ibland även för eukaryota celler, men införandet av främmande DNA i djur- eller växtceller benämns ofta särskilt. Införande i eukaryota celler kallas vanligtvis transfektion, och metoderna skiljer sig ofta från de som används för bakterier.

Metoder och praktisk översikt

Artificiell transformation i laboratoriet sammanfattas i följande steg:

  1. Göra cellerna kompetenta (kemiskt, t.ex. med kalciumjoner, eller elektroporering).
  2. Blanda kompetenta celler med önskat DNA.
  3. Tillämpa en stimuli som underlättar upptaget (t.ex. heat shock eller ett elektriskt fält).
  4. Återhämtning i näringsmedium för att möjliggöra uttryck av införda gener.
  5. Urval eller screening för att identifiera celler som tagit upp och uttrycker det nya DNA:t.

Användningsområden och betydelse

  • Verktyg i molekylärbiologi för kloning och genetisk modifiering.
  • Skapande av rekombinanta bakteriestammar för proteinproduktion och forskning.
  • Studier av genfunktion, genreglering och horisontell genöverföring i naturen.

Säkerhet och etiska frågor

Arbete med transformation ingår i biotekniska tillämpningar och omfattas av biosäkerhetsregler. Forsknings- och tillämpningsområden kräver bedömning av risker och etiska aspekter, särskilt vid arbete med patogena organismer eller genetiskt modifierade organismer som kan påverka miljö eller hälsa.

Sammanfattning

Transformation är en grundläggande biologisk process och ett praktiskt verktyg i laboratoriet för att introducera och uttrycka främmande DNA i celler. Den spelar en central roll i både naturlig genutbyte mellan mikroorganismer och i moderna biotekniska tillämpningar.