Parasexuální děje u bakterií

Bakterie jsou organismy, které se rozmnožují nepohlavně. Výměna genetické informace probíhá prostřednictvím parasexuálních dějů. Při nich dochází k předání a rekombinaci genetické informace. Způsoby předávání této informace jsou konjugace, transformace a transdukce. Přenášejí se geny, které jsou pro bakterie selekčně výhodné např. odolnost vůči virům, rezistenci vůči antibiotikům.

Konjugace

Konjugace

Konjugace je postupný, regulovatelný proces. Dochází k vytvoření cytoplazmatického spojení mezi dvěma bakteriemi v podobě úzké trubičky a dále k přenosu části nebo celého genomu z dárcovské buňky do buňky příjemce.

O schopnosti přenést část své genetické výbavy do druhé bakterie rozhoduje přítomnost sex-chromatinu (F-faktoru). F-faktor tvoří samostatnou součást jejich genetické výbavy (F-plazmid). Takové buňky označujeme F+ a jsou vždy donory genetické informace. Geny F faktoru determinují tvorbu fimbrií (F-pili) na povrchu, které umožňují kontakt mezi bakteriemi. F+ bakterie se specificky naváže na povrch recipientní bakterie a přenese do ní jedno vlákno svého F-plazmidu. Druhý řetězec se poté v obou bakteriích syntetizuje.

F plazmid se replikuje nezávisle na hlavním chromozomu buňky. V případě předání F-plazmidu, F- buňka se přeměňuje na buňku F+ a je také schopna předávat svou genetickou informaci. F plazmid může být součástí hlavního chromozomu (pomocí inzertních sekvencí), v takovém případě se nazývá episom. Přenesená část chromozomu se rekombinuje s hlavním chromozomem příjemce. Takové buňky vykazují vysokou četnost rekombinací genů a jsou označovány jako Hfr bakterie.

Popsaný proces je typický pro Gram-negativní bakterie. Gram-pozitivní bakterie nevyužívají pili ale adhesiny, díky kterým se buňky dočasně spojí, aby mohlo dojít ke konjugaci.

Transformace

Transformace

Transformace je přenos genetické informace mezi bakteriemi. Je to aktivní, enzymy řízený a energeticky náročný proces. Probíhá při ní zpětná rekombinace geneticky aktivního materiálu. Izolované nebo z donorových buňek uvolněné alely jsou přenášeny do buněk recipientních (prostřednictvím DNA). Tento proces může vnést například geny pro virulenci.

Tento proces může probíhat pouze u geneticky vybavených druhů, jako jsou například Rod Haemophilus, Rod Neisseria, Streptococcus pneumoniae atd.. U grampozitivních bakterií je zásadní přítomnost peptidu zvaného faktor kompetence, který je nezbytný pro transformaci. U gramnegativních není kompetenční faktor třeba, k transformaci zde ale dojde pouze u velmi příbuzných bakterií.

Dárcovská DNA se váže na buněčný povrch, jedno vlákno je rozloženo, druhé přeneseno pomocí přenašeče do buňky. Při rychlém dělení bakterií nemusí dojít k opravě chybného párování bazí. Dochází ke vzniku jednoho chromozomu s původní výbavou a druhého s výbavou dárcovskou. Polovina potomstva je transformována a druhá polovina není.

Transdukce

Transdukce

Přenos části genetické informace z jedné bakterie do druhé (recipientní) prostřednictvím bakteriofága. Transdukce je možná v lyzogenním cyklu reprodukce virů.

Generalizovaná (obecná) transdukce je děj při kterém bakteriofág přenáší libovolnou část genomu (fragment chromozomu nebo plazmid) donora do recipientní buňky. Projeví se jako dědičná změna v dalších generacích bakterií, pokud byla DNA vestavěna do chromozomu recipientní buňky.

Specializovaná (restringovaná) transdukce je děj, kdy mírný bakteriofág přenáší z donora do recipienta pouze určitou část jeho chromozomu. Místo integrace viru do bakteriálního chromozomu je přesně dané. Virus i chromozom musí obsahovat sekvenci att, kterými se k sobě přiloží, dojde k rozpojení cirkulárního chromozomu bakterie i viru a začlenění virové informace. Virus integrovaný do bakteriálního chromozomu se nazývá profág. Tento proces je reverzibilní a znovu vyštěpený virus může zahájit lytický cyklus buňky.

Abortivní transdukce je děj, při kterém se přenesená část genomu donora v hostiteli nereplikuje.

Transdukce je přirozený prvek moderního genového inženýrství, kdy temperovaný fág napravuje dědičný defekt hostitele vnesením normálního genu do jeho genomu.

Odkazy

Související články

• Prokaryota
• Viry
• Možnosti genové terapie nádorů
• Genové inženýrství

Zdroj

• ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 14.03.2010]. <https://www.stefajir.cz/>.

• JANSKÝ, Petr. Zpracované otázky z mikrobiologie [online]. [cit. 2012-02-05]. <https://www.yammer.com/wikiskripta.eu/uploaded_files/3804405>.

• ŠVÍGLEROVÁ, Jitka. Transdukce [online]. Poslední revize 2009-02-18, [cit. 2010-11-14]. <https://web.archive.org/web/20160306065550/http://wiki.lfp-studium.cz/index.php/Transdukce>.

Použitá literatura

• JULÁK, Jaroslav. Úvod do lékařské bakteriologie. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2006. ISBN 80-246-1270-4.

• KOHOUTOVÁ, Milada. Lékařská biologie a genetika (II. díl). 1. vydání. Praha : Nakladatelství Karolinum, 2013. 202 s. ISBN 978-80-246-1873-9.