تفاوت کلیدی – انتقال عمومی در مقابل تخصصی
Transduction مکانیسمی است که DNA را از یک باکتری به باکتری دیگر توسط یک باکتریوفاژ منتقل می کند. باکتریوفاژ ویروسی است که در یک باکتری عفونی و تکثیر می شود. این ماده قادر است به دیواره سلولی باکتری بچسبد و DNA خود را به باکتری تزریق کند. در داخل باکتری، DNA ویروسی تکثیر می شود و اجزا و آنزیم های لازم را برای ساخت بسیاری از باکتریوفاژهای جدید ایجاد می کند. در طی این فرآیند، DNA باکتری به قطعات تجزیه می شود و با ژنوم ویروس ادغام می شود یا DNA ویروسی مستقیماً با DNA باکتری ادغام می شود. باکتریوفاژهای جدید DNA باکتریایی را درون خود حمل می کنند.هنگامی که این باکتریوفاژها باکتری دیگری را آلوده می کنند، اختلاط DNA باکتری رخ می دهد. انتقال بر اساس نوع باکتریوفاژ می تواند توسط چرخه لیتیک یا چرخه لیزوژنیک انجام شود. از این رو، دو نوع ترانسداکشن وجود دارد که عبارتند از ترانسداکشن تعمیم یافته و ترانسداکشن تخصصی. تفاوت اصلی بین انتقال عمومی و تخصصی این است که انتقال عمومی توسط باکتریوفاژهای بدخیم انجام می شود که در آن سلول باکتریایی با آزاد شدن باکتریوفاژهای جدید لیز می شود در حالی که انتقال تخصصی توسط باکتریوفاژهای معتدل انجام می شود که در آن سلول باکتری لیز نمی شود و DNA ویروسی با باکتری ادغام می شود. DNA و برای چندین نسل در مرحله پروفاژ در باکتری زنده می ماند.
Transduction عمومی چیست؟
دو نوع باکتریوفاژ وجود دارد: ویروسی و معتدل. باکتریوفاژ ویروسی قادر به کشتن باکتری میزبان است. آنها همیشه تحت چرخه زندگی لیتیک قرار می گیرند که باعث مرگ باکتری های میزبان می شود.عفونت یک باکتری توسط یک باکتریوفاژ خطرناک و انتقال DNA باکتری به باکتری دیگر در طول عفونت دوم به عنوان انتقال عمومی شناخته می شود. از این رو، انتقال عمومی را می توان به عنوان انتقال DNA باکتری از یک باکتری به باکتری دیگر توسط یک باکتریوفاژ بدخیم در طول چرخه لیتیک باکتریوفاژ تعریف کرد. انتقال DNA باکتری به دلیل اشتباهات بسته بندی مواد ژنتیکی در فاژهای جدید اتفاق می افتد. بسته بندی DNA ویروسی تازه تکثیر شده در فاژهای جدید وفاداری پایینی را نشان می دهد. از این رو، در طول بسته بندی مواد ژنتیکی، قطعات کوچک DNA باکتری یا DNA باکتریایی نوترکیب شده با DNA ویروسی را می توان به اشتباه در فاژها گنجاند. اگر DNA باکتری به طور اتفاقی داخل کپسید ویروسی قرار گیرد، عفونت دوم این DNA را به باکتری دیگری وارد می کند. بنابراین، انتقال بین دو باکتری با موفقیت کامل می شود.
بعد از عفونت، فاژهای بدخیم قادر به کنترل ماشین سلولی باکتریایی برای تکثیر DNA خود هستند.این ویروس همچنین می‌تواند کروموزوم باکتریایی را به قطعات کوچک تجزیه کند و باعث از هم گسیختگی ناگهانی دیواره سلولی باکتری برای آزادسازی فاژهای مونتاژ شده و مرگ سلولی می‌شود.
فرایند انتقال عمومی
انتقال عمومی فرآیندی سریع است که در آن باکتری ها در مدت زمان کوتاهی می میرند. باکتریوفاژ قادر است DNA باکتری را به قطعات تقسیم کند و سلول باکتری را از بین ببرد. مراحل انتقال تعمیم یافته را می توان به صورت زیر خلاصه کرد.
- باکتریوفاژ بدخیم (لیتیک) یک باکتری را آلوده می کند.
- ژنوم فاژ وارد سلول باکتری می شود.
- ویروس مکانیسم های متابولیک باکتریایی را برای ساختن DNA و سایر اجزا و آنزیم های ضروری خود کنترل می کند.
- DNA باکتری به قطعات کوچک هیدرولیز می شود.
- مواد ژنتیکی در داخل فاژهای جدید بسته می شود. گاهی اوقات قطعات DNA باکتری در کپسیدهای فاژی جدید بسته می شوند
- سلول باکتری لیز می کند و فاژهای جدید را آزاد می کند.
- وقتی فاژ انتقال یافته باکتری دیگری را آلوده می کند، DNA باکتری قبلی در یک باکتری جدید ترکیب می شود.
شکل 01: فرآیند انتقال تعمیم یافته
Transduction تخصصی چیست؟
باکتریوفاژهای معتدل چرخه زندگی لیزوژنیک را نشان می دهند. آنها درگیر فرآیند انتقال تخصصی هستند که در آن قطعه ای از DNA باکتری به دلیل یک خطا از یک باکتری به باکتری دیگر منتقل می شود. از این رو، انتقال تخصصی را می توان به عنوان انتقال DNA باکتری دهنده به باکتری دیگر توسط باکتریوفاژهای معتدل تعریف کرد. هنگامی که فاژهای معتدل باکتری ها را آلوده می کنند، می توانند DNA ویروسی را در کروموزوم باکتری ادغام کنند و برای چندین نسل باکتری در مرحله پروفاژ باقی بمانند بدون اینکه آن را از ژنوم باکتری آزاد کنند.در طول تکثیر ژنوم باکتری، DNA ویروسی در معرض تکثیر قرار می گیرد و وارد سلول های باکتریایی جدید می شود و زنده می ماند. با این حال، هنگامی که پروفاژها توسط عوامل خاصی القا می شوند، DNA ویروسی از کروموزوم باکتری جدا می شود. گاهی در طول این جدا شدن، قطعاتی از کروموزوم های باکتری جدا می شوند و به DNA پروفاژ متصل می شوند. به دلیل القاء، فاژها پس از آن دچار چرخه لیتیک می شوند. ژنوم ویروسی با DNA باکتری متصل شده تکثیر می شود و درون کپسیدهای جدید بسته می شود و فاژهای جدید می سازد. فاژهای جدید سلول باکتری را با لیز آزاد می کنند. هنگامی که یک فاژ جدید باکتری دیگری را آلوده می کند، DNA باکتری به آن منتقل می شود.
فرایند انتقال تخصصی
مراحل ترانسداکشن تخصصی را می توان به صورت زیر خلاصه کرد.
- باکتریوفاژ معتدل یک باکتری را آلوده می کند.
- DNA ویروسی در کروموزوم باکتریایی ادغام می شود و به مرحله پروفاژ تبدیل می شود
- DNA ویروسی برای چندین نسل در باکتری ها باقی می ماند
- با القای خود به خود، DNA ویروسی DNA کروموزومی باکتری را جدا می کند.
- قطعات DNA باکتری از کروموزوم باکتری با DNA ویروسی جدا می شود.
- DNA ویروسی همراه با ژن های باکتریایی و بسته بندی داخل کپسیدهای جدید تکثیر می شود و فاژهای جدید می سازد.
- سلول باکتری لیز می کند و فاژهای جدید را آزاد می کند.
- فاژهای جدید باکتری های جدید را آلوده می کنند.
- DNA باکتری در طول عفونت با باکتری های جدید مخلوط می شود.
شکل 02: انتقال تخصصی نشان داده شده توسط فاژ لامبدا
تفاوت بین ترانسدوشن عمومی و تخصصی چیست؟
Transduction عمومی در مقابل تخصصی |
|
| انتقال عمومی توسط باکتریوفاژهای ویروسی یا لیتیک انجام می شود. | ترانسداکشن تخصصی توسط فاژهای معتدل انجام می شود. |
| چرخه زندگی | |
| ترانسداکشن عمومی تحت سیکل لیتیک قرار می گیرد | ترانسداکشن تخصصی تحت سیکل لیزوژنیک قرار می گیرد. |
| لیز باکتری | |
| سلول های باکتری به سرعت لیز می شوند. | سلول های باکتری به سرعت لیز نمی شوند اما برای چندین نسل زنده می مانند. |
| بسته بندی مواد ژنتیکی | |
| بخشی از DNA باکتری اهداکننده در داخل کپسید ویروسی در انتقال عمومی محصور شده است | بخش‌های کوچکی از DNA باکتری در طول جدا شدن از کروموزوم باکتری به DNA ویروسی متصل می‌ماند و در کپسیدهای جدید بسته می‌شود. |
| ادغام DNA ویروسی | |
| DNA ویروسی در کروموزوم باکتریایی ادغام نشده است. | DNA باکتری و ویروس ادغام می شود. |
| هیدرولیز DNA باکتری | |
| DNA باکتری توسط ویروس به قطعات هیدرولیز می شود. | DNA باکتری هیدرولیز نمی شود. |
| تولید پروفاژ | |
| هیچ گونه پروفاژی در طول انتقال ژنرالیزه ایجاد نمی شود. | پروفاژها در طول انتقال تخصصی تشکیل می شوند. |
خلاصه - انتقال عمومی در مقابل انتقال تخصصی
Transduction فرآیند انتقال DNA باکتری از یک باکتری به باکتری دیگر توسط یک ویروس است. این یک فرآیند طبیعی است که از طریق چرخه های لیتیک یا لیزوژنیک اتفاق می افتد. فاژهای ویروسی انتقال عمومی را نشان می دهند. فاژهای معتدل انتقال تخصصی را نشان می دهند. در طول انتقال عمومی، ویروس سلول باکتری را از بین می برد. در انتقال تخصصی، سلول های باکتریایی به سرعت از بین نمی روند مگر اینکه القایی وجود داشته باشد. این تفاوت اصلی بین انتقال عمومی و تخصصی است. DNA ویروسی در انتقال تخصصی به کروموزوم باکتریایی ادغام می‌شود و یکپارچگی در انتقال عمومی رخ نمی‌دهد.
