Трансформация

(от лат. Transformatio - превращение), в молекулярной генетике, изменение наследственных св-в клеток в результате проникновения в них чужеродной ДНК. В результате Т. Клетка-реципиент может приобрести и устойчиво передавать своим потомкам признак, ранее у нее отсутствующий, но имеющийся у клетки донора (напр., ген устойчивости к антибиотикам). Т. У мн. Бактерий (пневмококки, стрептококки, гемофиль-ные бактерии, бациллы)-естественный процесс, происходящий в прир. Популяциях. При этом клетки, способные поглощать и включать в свою хромосому чужеродную ДНК, находятся в состоянии т. Наз. Компетентности (готовности), наступающем в определенный период жизненного цикла (конец фазы роста). Развитие компетентности может идти по "каскадному" типу.

Клетки, ставшие компетентными, выделяют в среду низкомол. Белок (т. Наз. Фактор компетентности), к-рый, адсорбируясь на др. Клетках, делает их также компетентными. Механизм Т. Включает необратимую адсорбцию ДНК клетки-донора (напр., выделяемую в среду в результате лизиса клеток) на пов-сти клетки-реципиента. Хорошо адсорбируется лишь ДНК, имеющая мол. Массу не менее 300 тыс. У большинства бактерий адсорбироваться может ДНК любого происхождения. У гемофильных бактерий адсорбируются лишь такие фрагменты ДНК, к-рые несут специфич. Последовательности из 11 пар нуклеотидов, характерных лишь для ДНК таких бактерий. Видоспецифич. Адсорбция характерна также для гонококков. Адсорбция осуществляется на спец. Рецепторах, где ДНК связывается с особыми белками и "втягивается" в клетку.

При этом одна из нитей ДНК разрушается благодаря нуклеазной активности связывающих ДНК белков, и в клетку поступает уже однонитевая ДНК. Она тут же обволакивается молекулами белков, к-рые защищают ДНК от клеточных экзонуклеаз и способствуют ее контакту с хромосомой, а затем рекомбинации с ней. На этом процесс Т. Завершается. ДНК можно ввести в бактерии также искусственно. Для этого, напр., бактерии кишечной группы (для них естественная Т. Не характерна) охлаждают и обрабатывают растворами СаСl2 или RbCl либо подвергают замораживанию при низких т-рах с последующим оттаиванием. Клетки при этом становятся проницаемыми для ДНК, однако механизм Т. В этом случае совершенно иной, чем описанный выше. В бактерии посредством Т.

Можно ввести также ДНК плазмид. Конечным результатом этого является возникновение клетки, несущей чужеродную плазмиду в автономном состоянии или включенную в состав хромосомы. Механизм проникновения в клетку плазмидной ДНК такой же, как и хромосомной. Однако возникновение однонитевой ДНК и др. Процессы, сопутствующие поглощению, настолько "уродуют" плазмиды, что вероятность правильного восстановления кольцевой реплицирующейся формы низка (Т. Клетки мономерными формами плазмид не эффективна). Поэтому употребляют мультимерные (состоящие из неск. Плазмид) формы или плазмиды с прямыми повторами нуклеотидов, отчего шансы на "сборку" полноценной плазмиды повышаются. С помощью плазмид можно также осуществить Т. Протопластов (клетки с удаленной клеточной стенкой), к-рые затем регенерируют в полноценные клетки.

ДНК, проникая в них, почти не повреждается и остается двунитевой. Плаз-мидная Т. Во многом близка к т. Наз. Трансфекции, когда бактерии поглощают ДНК фага (вирус бактерий), предварительно выделенную из фаговых частиц. Эта ДНК в бактерии кодирует образование новых частиц фага, к-рые разрушают затем бактериальную клетку и выходят наружу. Т. У дрожжей м. Б. Осуществлена только искусственным путем. Для этой цели используют протопласты или обрабатывают клетки солями щелочных металлов. ДНК проникает в дрожжевые протопласты также под действием электрич. Разрядов (т. Наз. Электропорация). Т. Клеток млекопитающих осуществима только искусственно в результате микроинъекций чужеродной ДНК в ядра эмбрионов, соматич. Клеток или путем поглощения ДНК клетками в культуре тканей.

Чаще всего ДНК добавляют к смеси р-ра СаСl2 и фосфатного буфера. Образуется мелкодисперсный осадок, к-рый адсорбируется и поглощается клетками. Возможно также введение ДНК в липосоме или путем использования в качестве переносчика ДНК-содержа-щего умеренного вируса с включением в его геном фрагментов ДНК животных. Клетки растений не способны поглощать ДНК. При Т. Клеток двудольных растений используют регенерирующие протопласты, поглощающие свободную ДНК и ДНК, заключенную в липосомы. Регенерирующие трансформированные протопласты образуют т. Наз. Каллусную ткань, из к-рой затем формируется растение. Др. Способом введения чужеродной ДНК в геном таких растит. Клеток является естественное заражение их бактерией Agrobacterium tume-faciens, несущей Ti- или Ri-плазмиды.

Эта бактерия способна проникать в интактные растит. Клетки, и освобождающиеся затем плазмиды встраиваются в геном. У однодольных растений эти плазмиды не функционируют в клетке, для их Т. Прибегать к прямому переносу ДНК в протопласты, используя электропорацию. Т. Растений можно осуществлять также путем "выстрела" в клетку ускоренными частицами вольфрама или золота, на к-рые предварительно нанесена ДНК. Т. Используют в генетической инженерии для введения в клетку генов, несущих заданную информацию. Т. Впервые была открыта в 1928 Ф. Гриффитом. В 1944 О. Эвери с сотрудниками показал, что превращение нек-рых непатогенных бактерий в патогенные осуществляется в результате переноса в геном первых ДНК, высвобождающейся из клеток вирулентных штаммов.

Лит. Кожина Т. И., Захаров И. А., "Успехи современной биологии", 1987, т. 104, в. 1(4), с. 3-21. Прозоров А. А., Трансформация у бактерий, М., 1988. Sybenga J., "Theor. Appl. Genet.", 1983, v. 66, № 3-4, p. 179-201. Kucherlopati R., Skoultchi A. I., "CRC critical rev. Biochem.", 1984, v. 16, № 4, p. 349-79. А. А. Прозоров.