Бактериялардың рекомбинациясы

Генетикалық рекомбинация - екі геном арасындағы, яғни рекомбинант ДНҚ түзілуіне, екі ата - ананың да гендеріне сай бүршіктік геномның түзілуіне әкелетін әр түрлі генотиптері бар екі геннің ара - қатынасы.

Бактерияларда жыныстық көбею мен мейоз болмайды. Рекомбинация процесінде донор бактериялар - олар жасушаларға генетикалық материалды тасымалдайды және реципиент – қабылдаушы жасуша қатысады. Реципиент – жасушаға донор - жасушаның хромосомасының бір бөлігі ғана енді. Рекомбинацияның мәнісі - бактериялар арасында генетикалық ақпаратты тасымалдау болып табылады. Ол келесі үш механизм арқылы жүзеге асырылады: конъюгация (бактериялар қатынасы кезінде біреуі конъюгативті плазмиданы алып жүреді), трансдукция (әлсіз бактериофагтың көмегімен) трансформация (жоғарыполимеразалы ДНҚ көмегімен).

Конъюгация. Генетикалық материалды донор - жасушадан реципиент – жасушаға жасушалардың жанасуы кезінде берілуін конъюгация деп атайды.

Генетикалық материалды донор - жасушадан реципиент – жасушаға жасушалардың жанасуы кезінде берілуін алғаш рет Дж. Ледерберг пен Э. Тейтум 1946 ж. тапқан.

Конъюгация процесіндегі негізгі жағдай - донор - жасушада трансмиссивті плазмиданың болуы.Трансмиссивті плазмидалар жыныстық кірпікшелерді кодтайды, ол арқылы донор - жасушадан реципиент – жасушаға көпірше түзіліп, плазмидалық ДНҚ жаңа жасушаға өтеді. Ғ факторы бар донор - жасушалар Ғ+, ал Ғ ← факторы жоқ реципиент – жасушалар Ғ^- деп белгіленеді. Егер Ғ - факторы автономды жағдайда донор - жасушада болса жанасу арқылы (Ғ+ → Ғ^-) реципиент – жасуша донорлық қасиетті алады. Конъюгация кезінде хромосомалық гендердің тасымалдануы бір бағытта жүреді, трансмиссивті плазмиданың өзі соңында өтеді. Конъюгациялық көпірше нәзік болғандықтан жыныстық фактор реципиент – жасушаға берілмеуі мүмкін, сондықтан түзілген рекомбинант донорлық қасиетке ие бола алмайды.

Трансдукция. Трансдукция - бактерия ДНҚ - ның әлсіз бактериофаг арқылы берілуін айтады. Бұл процесті 1951 – жылы Н. Циндер мен Дж. Ледерберг ашқан. Фаг бактерия ішінде репликацияланып жатқан кезде бактерия ДНҚ –ның фрагменті фагқа еніп фагтық инфекция кезінде реципиентті бактерияға беріледі. Трансдукцияның екі типі болады: жалпы трансдукция – бактерияфаг бактерия хромосомасының кез келген бөлігін тасымалдайды; спецификалық трансдукция – фаг ДНҚ – лы бактерия хромосомасына профаг түзіп интеграцияланғанда атқарылады.

Трансформация. Трансформация феноменін алғаш 1928 жылы Ф. Гриффитс пневмококктың капсуласыз R– штамының (Streptococcus pneumoniae) S – формалы капсулалы штаммға айналуын байқаған. Гриффитс тышқандарға бір уақытта авирулентті R– жасушалар және қыздырып өлтірілген S – жасушалардың аз мөлшерін енгізген. R– жасушалар капсулалық заты S II – типіне жататын – штаммға тән, ал қыздырып өлтірілген S – штамдар S III типіне тән. Өлген тышқандардың қанынан S III типті вирулентті капсулалы пневмококтар бөлінген.Трансформациялық фактордың табиғатын 1944 жылы О. Эвери, К. Мак – Леод, М. Мак – Картилар дәлелдеген. Олар ДНҚ капсулалық пневмококктардан капсуласыз пневмококктарға капсуланы трансформациялайтынын көрсетті. Осы жол арқылы генетикалық ақпаратты ДНҚ ғана тасымалдыушы екенін дәлелдеді.

Трансформациялық белсенділікке тек екі жіпшелі жоғары спиральданған ДНҚ молекуласы ғана ие.Ол реципиент – жасушаға ДНҚ – ның бір жіпшесі ғана енеді, ал екіншісі жасуша мембранасында энергия жұмсап деградацияланып жатады. Рекомбинация бір жіпшеде жүреді, нәтижесінде гетеродуплексті молекула түзіледі, бір жібі реципиент генотипі, екіншісі рекомбинантты генотип. Рекомбинантты трансформанттар тек репликациялық циклден кейін ғана түзіледі.