Mustafa EMREM 162161022
Bakterilerdeki transformasyonun ilk kanıtları İngiliz bilim adamı Frederick Griffith tarafından elde edilmiştir.
Genetik materyal aktarımı Dikey Gen Transferi ebeveyn ile yavru arasında Yatay Gen Transferi (Lateral Gen Transferi), genetik materyalin transferi doğrudan bir genomdan diğerine aktarılır.
ÖKARYOTLAR Plazmitlerde antibiyotik direnç genleri Ekleme dizileri (insertion sek.) Patojen bölgeler Plazmitlerde toksine direnç genleri Agrobacterium Ti plasmid Virüsler ve viroidler Rekombinasyon Profaz I genetik malzeme değişimi(krossingover) Endosimbiyoz, en az 2 milyar yıl önce meydana geldi. Bu periyotta mitokondri ve plastidlerden nükleer genoma pek çok gen aktarıldı. Mitokondride yaklaşık 40 gen vardır Plastidlerin yaklaşık 120 geni vardır
BAKTERİLERDE HORİZONTAL GEN TRANSFERİ Bir organizmanın, başka bir organizmadan genetik materyali, yavrusu olmaksızın dahil ettiği süreçtir. Bakterilerde ve arkealarda yaygın, ökaryotik hücrelerde nadir olarak görülür. Bakteriler hücreler arası horizontal genetik bilgi transferini transformasyon, transdüksiyon ve konjugasyon olmak üzere üç farklı mekanizma ile gerçekleştirir. (Khachatourians, 1998; Doyle, 2006).
Çıplak DNA'nın alınması (Transformasyon). Fajlar (transdüksiyon). Plazmidler (konjugasyon). Bütünleştirilebilir ve aktarılabilir unsurlar (transpozisyon). Hücre füzyonu (Arkea'da).
TRANSFER GEREKLİLİKLERİ AKTARIMI KISITLAYAN /ÖNLEYEN ŞEYLER Donör DNA'ya yakınlık DNA'nın çevredeki stabilitesi Vektör iletimi Yerleştirme Bakım İstikrar Yeni ev sahibindeki istikrarsızlık Kesim enzimleri GC / Kodon kullanım uyumsuzluğu Ekleme ve diğer sinyal hataları RNA düzenleme Uygun etkileşen genlerin olmaması
TRANSFORMASYON VE KOMPETANS DNA alabilen ve transforme olabilen hücrelere kompetant denir Doğal olarak transforme olabilen pek çok bakterideki kompetans, kontrol edilebilen ve DNA nın alınmasında ve işlenmesinde özel proteinlerin rol aldığı bir işlemdir. Kompetansa özgü bu proteinler, zarla ilişkili bir DNA bağlanma proteinini, bir hücre duvarı otolizinini ve çeşitli nükleazları kapsar. Yüksek verimli doğal transformasyon yaptığı bilinen sadece birkaç bakteri vardır. Prokaryotların çoğu doğal koşullar altında ya zayıf kompetanttır ya da hiç değildir.
TRANSFEKSİYON Transfeksiyon, genel olarak biyokimyasal veya fiziksel işlemlerle hücrelere yabancı nükleik asitlerin aktarılması olarak tanımlanmaktadır Bir genin plazmit aracılığı ile başka bir hücrenin çekirdeğine taşınıp DNA'sına yerleştirilmesi olayıdır. Transfeksiyonun hücre kültürü teknolojisinde en önemli kullanım alanı; rekombinant protein üretimidir. Transfeksiyon Tipleri i) Geçici (transient) Transfeksiyon; Hücre içine transfer edilen cdna, 1-3 gün ekspresyonunu sürdürür. Transfekte hücreler lizise uğratılarak proteinler analiz edilir. ii) Stabil Transfeksiyon; DNA hücrelerin içine kromozomlara entegre olur. Hücre bölünmesi sırasında bir hücreden diğerine aktarılmaya devam eder. Böylece genetik olarak değişmiş ve istediğimiz proteini stabil olarak eksprese eden hücreler oluşur.
TRANSDÜKSİYON Transdüksiyonda, bir hücreden diğerine DNA aktarımı bakteri virüsleri aracılığıyla gerçekleşir. Konak genlerinin transferi iki şekilde olur; 1. Genel Transdüksiyon 2. Özelleşmiş Transdüksiyon
GENELLEŞMİŞ TRANSDÜKSİYON Bir bakteri hücresi bir faj ile enfekte olduğunda, fajın litik döngüsü ile ilgili olaylar başlatılabilir. Litik enfeksiyon sırasında viral DNA ları bakteriyofaj içine paketlemekle görevli enzimler bazen kazara konak DNA sını paketleyebilir. Oluşan bu virion transdüksiyon parçacığı olarak adlandırılır.
Özel transdüksiyon oluşturan fajlar konakçı DNA'sında belli genlerin yanına yerleşirler ve hücre DNA'sı ile birleşerek profaj haline dönüşürler. Bu bakımdan da, episom karakteri gösteren F- faktörüne benzerler (Hfr). UV-ışınlarına maruz bırakılırsa, aktive olur ve DNA'dan veya yerleştiği yerden ayrılarak konakçısını lize ederler. Hücreleri infekte ettiğinde bu taşıdığı geni o bakteriye aktarır ve bakteriyi, gende bulunan özel karakterler yönünden, pozitif hale getirir.
FAJ DÖNÜŞÜMÜ Normal ılımlı bir faj bir hücreyi lizojenik hale getirerek, faj DNA sı pro-faj durumuna dönüştüğünde, bu hücre aynı tür fajların yeni enfeksiyonlarına karşı bağışıklık kazanır. Kazanılan bu bağışıklık fenotipinde bir değişiklik olarak düşünülebilir. Fakat lizojenik hücrede sıklıkla faj bağışıklığı ile ilgili olmayan diğer fenotipik değişikliklerde gözlenebilmektedir. Normal ılımlı bir fajın oluşturduğu lizojenizasyon sonucu meydana gelen bu tip değişiklikler faj dönüşümü olarak adlandırılır.
Genom içinde hareket edebilen genetik elementler. Ters çevrilen tekrarlarla çevrili bir transpozeri kodlayan bir gen ve transpozonlar durumunda da diğer genleri içerir. Genellikle belirli kısımlarde entegrasyon. Fajlar ve plazmidlerde bulunur. Rekombinasyon ve kromozom yeniden düzenlemeye aracılık edebilir.
KONJUGASYON Hücreden hücreye plazmit aktarımının ana mekanizması konjugasyondur ve bu fonksiyon plazmitlerin kendisi tarafından kodlanır. Konjugasyon işlemi, konjugatif plazmit taşıyan bir verici hücreyi ve bu plazmidi taşımayan bir alıcı hücreyi içerir. Konjugasyonu kontrol eden genler plazmitin Tra bölgesinde bulunur. Tra bölgesinde bulunan genlerin çoğu eşlerin çiftleşmesinde ve bir hücre yüzey yapısı olan eşey piluslarının sentezlenmesinde rol oynar. Sadece verici hücreler bu eşey piluslarını üretirler.
Piluslar, alıcı hücredeki bir reseptör ile özgünlükle temas kurmakta ve daha sonra kısalarak iki hücreyi birbirine yaklaştırmaktadır. Daha sonra, verici ve alıcı hücreler arasındaki temas kararlı hale dönüşmekte ve DNA bir hücreden diğerine aktarılmaktadır.
YATAY GEN TRANSFERİNİN BELİRLENMESİ Filogenetik ağaçlar. Filogenetik ağaç rekonstrüksiyonu ile çıkarmak için en azından dört-beş homolog gereklidir. Kompozisyona dayalı yöntemler: G + C içeriği, kodon kullanımı. Filogenetik uyumsuzluk - farklı organizmalarla benzer olmayan atipik kalıplar.
REFERANSLAR http://anibal.gyte.edu.tr/hebe/abldrive/71167157/w/storage/217_2010_2_615_71 167157/Downloads/bakterilerde-horoizontal-gen-transferi.pdf? http://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-015-0607-3 http://www.evrimagaci.org/makale/259 http://yunus.hacettepe.edu.tr/~mergen/sunu/s_komperativegenomix.pdf https://webpages.uidaho.edu/hartzell/biol115/t7_genetic_repro/pdf/t7l2m5_hor izontal_gene_transfer_transcript.pdf
Teşekkürler