Transformace je genetická změna buňky, která je výsledkem vnesení, přijetí a exprese cizího genetického materiálu (DNA nebo RNA).
Jedná se o běžnou techniku v molekulární biologii. Poprvé tento efekt prokázali Oswald Avery, Colin MacLeod a Maclyn McCarty v roce 1944, když prokázali přenos genů u Streptococcus pneumoniae. Avery, Macleod a McCarty nazývají příjem a inkorporaci DNA bakteriemi transformací.
Obecněji se tento termín používá k popisu mechanismů přenosu DNA a RNA v organismu.
molekulární biologii. Například produkce transgenních rostlin
jako je transgenní kukuřice, vyžaduje vložení nových
genetické informace do genomu kukuřice s použitím vhodného
mechanismu přenosu DNA.
V případě bakterií se transformace vztahuje ke genetické změně způsobené přijetím a expresí DNA a způsobilost se vztahuje ke stavu schopnosti přijímat DNA. Je třeba rozlišovat dvě různé formy způsobilosti, přirozenou a umělou.
Většina přirozeně transformovatelných bakterií exprimuje své geny kompetence a rozvíjí svou kompetenci pouze za specifických podmínek, často v reakci na nutriční stres. Jakmile se DNA dostane do cytoplazmy buňky, může být degradována buněčnými nukleázami, nebo pokud je velmi podobná vlastní DNA buňky, mohou ji enzymy, které normálně opravují DNA, rekombinovat s chromozomem. Přirozená transformace je velmi účinná pro lineární molekuly, jako jsou fragmenty chromozomální DNA, ale ne pro kruhovou plazmidovou DNA.
Umělá kompetence nebyla zakódována v genech buňky. Místo toho se jedná o laboratorní postup, při kterém jsou buňky pasivně učiněny propustnými pro DNA za podmínek, které se v přírodě běžně nevyskytují. Tyto postupy jsou poměrně snadné a jednoduché a lze je použít ke genetickému inženýrství bakterií:
Chlazení buněk v přítomnosti dvojmocných kationtů, jako je CaCl2, připraví buněčné stěny na propustnost pro plazmidovou DNA. Buňky jsou inkubovány s DNA a poté krátce tepelně šokovány (42 °C po dobu 30-120 sekund), což způsobí, že DNA pronikne do buňky. Tato metoda dobře funguje pro kruhovou plazmidovou DNA, ale ne pro lineární molekuly, jako jsou fragmenty chromozomální DNA.
Dalším způsobem, jak vytvořit v buňkách díry, je elektroporace, při níž se buňky krátce zasáhnou elektrickým polem o napětí 100-200 V. Těmito otvory může do buňky proniknout plazmidová DNA. Přirozené mechanismy obnovy membrán tyto otvory následně uzavřou.
Molekula plazmidové DNA obvykle obsahuje gen pro rezistenci k antibiotikům, který je umístěn do bakteriálního kmene, jenž rezistenci k antibiotikům nemá. Proto mohou na médiu s antibiotikem růst pouze transformované bakterie (toto médium se nazývá selekční médium).
Jedním z příkladů je vložení plazmidu, který obsahuje kódování bílkoviny ß-laktamázy, díky níž jsou bakterie odolné vůči ampicilinu. Tento gen se nazývá bla gen. Bakteriální kolonie se pak ošetří ampicilinem, čímž se vyřadí ty bakterie, které nepřijaly plazmid s genem bla. Dalším selekčním prostředkem je bioluminiscence, při níž se používá gen převzatý z medúzy.
U bakterií se termín transformace obvykle nepoužívá pro genetické změny vzniklé transdukcí nebo konjugací, při nichž je přenos DNA zprostředkován genetickými parazity (fágy, resp. konjugovanými plazmidy).
Tyto metody jsou v současné době známy pro transformaci kvasinek:
K přenosu DNA do organismu existuje řada mechanismů, např.
patří:
Rostlina (S. chacoense) transformovaná pomocí Agrobacterium. Transformované buňky začnou vytvářet kalusy na bočních částech listů.
cs:Transformace (genetika)
eo:Transformo
nl:Transformatie (genetika)
zh:轉化 (生物)