Transformaatio (genetiikka)
Molekyylibiologiassa transformaatio on solun geneettinen muutos, joka tapahtuu ottamalla ja ilmentämällä DNA:ta suoraan solun ympäristöstä.
Muuntumista tapahtuu luonnostaan joissakin bakteerilajeissa, ja sitä voidaan tehdä myös keinotekoisesti. Bakteereja, jotka pystyvät muuntumaan joko luonnollisesti tai keinotekoisesti, kutsutaan päteviksi.
Transformaatio on yksi kolmesta prosessista, joilla ulkopuolinen geneettinen materiaali voidaan saada bakteerisoluihin. Kaksi muuta ovat konjugaatio (geneettisen materiaalin siirto kahden suoraan kosketuksissa olevan bakteerisolun välillä) ja transduktio (vieraan DNA:n ruiskuttaminen bakteerifaagin avulla isäntäsoluun).
Transformaatiota voidaan käyttää myös kuvaamaan uuden geneettisen materiaalin lisäämistä muihin kuin bakteerisoluihin, kuten eläin- ja kasvisoluihin. Vieraan DNA:n tuomista eukaryoottisoluihin kutsutaan yleensä "transfektioksi".
Historia
Muuntumisen osoitti ensimmäisen kerran vuonna 1928 brittiläinen bakteriologi Frederick Griffith. Griffith havaitsi, että harmittomasta Streptococcus pneumoniae -kannasta voitiin tehdä virulentti sen jälkeen, kun se oli altistettu lämpötappamiselle virulentille kannalle.
Griffith arveli, että jokin lämpötappokannasta peräisin oleva "muuntautumisperiaate" teki vaarattomasta kannasta virulentin. Vuonna 1944 Oswald Avery, Colin MacLeod ja Maclyn McCarty tunnistivat tämän muuntumisperiaatteen geneettiseksi. He eristivät DNA:ta S. pneumoniae -virulenttisesta kannasta ja pystyivät pelkästään tätä DNA:ta käyttämällä tekemään vaarattomasta kannasta virulentin. He kutsuivat tätä DNA:n ottamista ja sisällyttämistä bakteereihin "transformaatioksi". Katso Avery-MacLeod-McCartyn koe.
Tiedeyhteisö suhtautui aluksi epäilevästi näiden kokeiden tuloksiin. Averyn kokeet hyväksyttiin vasta, kun Joshua Lederberg löysi muita geneettisiä siirtomenetelmiä (konjugaatio vuonna 1947 ja transduktio vuonna 1953). Transformaatiosta tuli laboratorioiden rutiinimenetelmä vasta vuonna 1972, jolloin Cohen onnistui muuntamaan Escherichia coli -bakteerin käsittelemällä bakteeria kalsiumkloridilla. Tämä loi tehokkaan ja kätevän menettelyn bakteerien muuntamiseen ja avasi tien biotekniikalle ja tutkimukselle.
Myös eläin- ja kasvisolujen muuntamista tutkittiin, ja ensimmäinen siirtogeeninen hiiri luotiin ruiskuttamalla rotan kasvuhormonin geeni hiiren alkioon vuonna 1982.
Vuonna 1907 löydettiin kasvien kasvaimia aiheuttava Agrobacterium tumefaciens -bakteeri, ja 1970-luvun alussa todettiin, että kasvaimia aiheuttava tekijä oli Ti-plasmidiksi kutsuttu DNA-plasmidi. Poistamalla plasmidista ne geenit, jotka aiheuttivat kasvaimen, ja lisäämällä uusia geenejä tutkijat pystyivät tartuttamaan kasvit A. tumefaciensilla ja antamaan bakteerien lisätä valitsemaansa DNA:ta kasvien genomiin.
Kaikki kasvisolut eivät ole alttiita A. tumefaciens -bakteerin tartunnalle, joten on kehitetty muita menetelmiä, kuten elektroporaatio ja mikroinjektio. Hiukkaspommitus tuli mahdolliseksi, kun John Sanford keksi Biolistic Particle Delivery System -järjestelmän (geenitykki) vuonna 1990.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on transformaatio molekyylibiologiassa?
V: Transformaatio on solun geneettinen muutosprosessi, jossa solu ottaa ja ilmentää suoraan DNA:ta ympäristöstään.
K: Missä bakteerilajeissa transformaatiota tapahtuu luonnollisesti?
V: Transformaatiota tapahtuu luonnollisesti joissakin bakteerilajeissa.
K: Mitä termiä käytetään bakteereista, jotka pystyvät muuntumaan?
V: Bakteereja, jotka pystyvät muuntumaan, kutsutaan kompetenteiksi.
K: Mitkä ovat transformaation lisäksi kaksi muuta prosessia, joilla ulkopuolinen geneettinen materiaali voidaan tuoda bakteerisoluihin?
V: Kaksi muuta prosessia, joilla ulkopuolinen geneettinen materiaali voidaan tuoda bakteerisoluihin, ovat konjugaatio ja transduktio.
K: Voidaanko transformaatio tehdä keinotekoisesti?
V: Kyllä, transformaatio voidaan tehdä myös keinotekoisesti.
K: Mikä on transfektion määritelmä?
V: Transfektio on prosessi, jossa uutta geneettistä materiaalia tuodaan muihin kuin bakteerisoluihin, kuten eläin- ja kasvisoluihin.
K: Miten transduktio eroaa transformaatiosta?
V: Transduktioon liittyy vieraan DNA:n ruiskuttaminen bakteriofagin avulla isäntään, kun taas transformaatioon liittyy DNA:n suora ottaminen ja ilmentyminen ympäristöstä.
