ТРАНСФОРМАЦИЯ
в генетике, внесение
в клетку генетич. информации при помощи изолированной дезоксирибонуклеиновой
кислоты (ДНК). Т. приводит к появлению у трансформированной
клетки (трансформанта) и её потомства новых признаков, характерных
для объекта - источника ДНК. Явление Т. было открыто в 1928 англ. учёным
Ф. Гриффитом, наблюдавшим наследуемое восстановление синтеза капсульного
полисахарида у пневмококков при заражении мышей смесью убитых нагреванием
капсулированных бактерий и клеток, лишённых капсулы. Организм мыши в этих
экспериментах играл роль своеобразного детектора, т. к. приобретение капсульного
полисахарида сообщало клеткам, лишённым капсулы, способность вызывать смертельный
для животного инфекционный процесс (см. схему).
Схема эксперимента Гриффита (по Стенту):
а-мышь, которой введена культура патогенного капсулированного штамма S
пневмококков, погибает; б - мышь, которой введена культура непатогенного
бескапсульного R - мутанта нормального S -штамма, не погибает; в - мышь,
которой введена культура S - штамма, убитого предварительно нагреванием,
не погибает; г - мышь, которой введена смесь живой культуры R
-
мутанта и убитой нагреванием культуры нормального S - штамма, погибает;
в этом случае присутствие убитых нагреванием S - бактерий вызвало трансформацию
живых R - бактерий, в результате чего у них восстановилась способность
к образованию капсулы и патогенность.
В последующих экспериментах 6ыло установлено,
что Т. имеет место и в том случае, когда вместо убитых клеток к лишённым
капсулы пневмококкам добавляли экстракт из разрушенных капсулированных
бактерий. В 1944 О. Эйвери с сотрудниками (США) установил, что фактором,
обеспечивающим Т., являются молекулы ДНК. Эта работа - первое исследование,
доказавшее роль ДНК как носителя наследственной информации.
Помимо пневмококков, Т. обнаружена
и изучена на нек-рых других бактериях. Использование в экспериментах легко
учитываемых генетич. признаков (напр., устойчивость к действию клеточных
ядов, потребность в определённых факторах роста), а также применение
ДНК с радиоизотопной меткой позволили дать Т. количественную оценку. Т.
у бактерий рассматривают как сложный процесс, включающий след. стадии:
фиксация молекул ДНК клеткой-реципиентом; проникновение ДНК внутрь клетки;
включение фрагментов трансформирующей ДНК в хромосому клетки-хозяина; формирование
"чистых" трансформированных вариантов. Фиксация ДНК происходит на особых
участках клеточной поверхности (рецепторах), число к-рых ограничено.
Связанная с рецепторами ДНК сохраняет чувствительность к действию добавленного
в среду фермента дезоксирибонуклеазы, вызывающего её распад. Однако, спустя
очень короткий срок (в пределах 1 мин) после фиксации, часть
ДНК проникает в клетку. Бактериальные клетки одного и того же штамма резко
различаются по проницаемости для ДНК. Клетки данной бактериальной популяции,
способные включать чужеродную ДНК, наз. компетентными. Число компетентных
клеток в популяции незначительно и зависит от генетич. особенностей бактерий
и фазы роста бактериальной культуры. Развитие компетенции связывают с синтезом
особого белка, обеспечивающего проникновение ДНК в клетку.
Средние размеры фрагментов ДНК, проникающих
в клетку, составляют 5*106 дальтон. Поскольку в компетентную
клетку может одновременно проникнуть ряд таких фрагментов, суммарная величина
поглощённой ДНК может быть примерно равна размерам хромосомы клетки-хозяин
а. После проникновения в клетку двунитевой ДНК одна нить распадается
до моно- и олигонуклеотидов, вторая - встраивается в хромосому клетки-хозяина
путём её разрывов и воссоединений. Последующая репликация такой
гибридной структуры приводит к выщеплению "чистых" клонов трансформантов,
в потомстве к-рых закреплён признак, кодируемый включившейся ДНК.
Применение Т. позволило провести генетический
анализ бактерий, у к-рых не описано иных форм генетич. обмена (конъюгации,
трансдукции). Кроме того, Т.- удобный метод для выяснения влияний на
биол. активность ДНК фи-зич. или химич. изменений её структуры. Разработка
метода Т. у кишечной палочки позволила использовать для Т. не только фрагменты
бактериальной хромосомы, но и ДНК бактериальных плазмид и бактериофагов.
Этот
метод широко используется для внесения в клетку гибридной ДНК в исследованиях
по т. н. генной инженерии.
Имеются сообщения о воспроизведении
Т. на клетках высших организмов. Однако в этом случае процесс Т. изучен
недостаточно.
Лит.: Хэйс У., Генетика бактерий
и бактериофагов, пер. с англ., М., 1965; Прозоров А. А., Генетическая трансформация
у микроорганизмов, М., 1966; Браун В., Генетика бактерий, пер. с англ.,
М., 1968; Бреслер С. Е., Молекулярная биология, Л., 1973; Стент Г., Молекулярная
генетика, пер. с англ., М., 1974, гл. 7.
А. Л. Табачник.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я