Genetik Transfer

Bakteriyel Hücrelerdeki Genetik Organizasyon Bakteriyel hücrelerde genetik bilgi kromozomlarda şifrelenmiştir. Bakteriyel hücreler hücreden hücreye aktarılan plazmitleri taşırlar.

Plazmidlerin bazı özellikleri: Kromozomlardan bağımsız bir şekilde çoğalabilirler Kromozomal DNA ile plazmid DNA’nın benzer olması zorunlu değildir 2-200 kb büyüklüğündedir 20 kb’den büyük plazmidler kendi transferini sağlayacak bilgiyi taşırlar.

Genetik Transfer Bakteriler arasında genetik materyalin bir vericiden başka bir alıcıya transferi normal koşullar altında, in vivo veya in vitro olarak kolayca gerçekleştirilebilmektedir. Aktarılan genler, eğer bakteriler birbirlerine genetik olarak çok yakınsalar veya DNA sekansları arasında büyük bir homoloji varsa, alıcının kromozomu ile kolayca birleşebilirler. Eğer, homoloji çok azsa veya ayrı cinslere ait türler ise bu birleşme çok daha az oranda olabilmektedir. Yabancı DNA’nın vericiden alıcıya transfer mekanizması ile bu segmetlerin alıcı DNA’sı ile birleşmesi ayrı olgulardır.

Genetik Transfer Vericinin DNA’sının alıcıya aktarılması doğal olarak veya suni olarak meydana gelebilir. Elektroporasyon CaPO4 presipitasyonu Mikroenjeksiyon Vektörler vb… Genetik materyal sadece bakterilere ve ökaryotiklere ait değildir. Plasmid, faj ve virüslere ait sekansların aktarımı da gerçekleştirilebilmektedir. Rekombinant DNA teknolojisinde gen aktarımları başarı ile yapılmaktadır.

Genetik transferin başarısı için gerekli olan faktörler DNA istenilen konukçuya dahil olmalıdır, DNA kısıtlayıcı enzimlerle azaltılmamalıdır, DNA’ nın devamlılığını sürdürmesi gerekir, DNA tarafından şifrelenmiş enzimlerin üretilebilmesi gerekir, İstenilen DNA’nın transferinin seçilebilir olması gerekir.

Genetik transfer teknikleri Konjugasyon Transdüksiyon Transformasyon Hücre füzyonu Rekombine DNA teknikleri

Transformasyon İkinci bir canlı hücre yada bakteriyofaj bulunmaksızın verici hücre tarafından ortama bırakılmış,erimiş DNA’nın alıcı hücre tarafından alıkonularak rekombine hücreler oluşmasına denir. DNA, hücrenin parçalanması yada kimyasal maddelerle ekstrakte olur.

Transformasyon DNA’nın parçalanması veya kimyasal maddelerle muamelesi DNAaz enzimi etkisinden korunması Alıcının alabilecek yetenekte olması Haemophilus, Bacillus, Streptococcus sanguis,E. coli Alıcı hücrenin yüzeyinde DNA tanıma bölgeleri bulunması gerekir 4x105’ten küçük olmamalı Çift sıralı DNA, tek sıralı DNA’ya göre daha çok tercih edilir. Hücre tarafından salınan bir ekzonükleaz ile DNA’nın bir sırası eritilir ve içeriye tek sıralı DNA girer. Haemophilus influenzae çift iplikcik

Transformasyon DNA parçasının bakteri DNA’sı ile birleşebilmesi için homologluğun yüksek olması gerekir. Böyle durumlarda bakteri DNA’sının özel bölgeleri ile ilişki kurar ve birleşir. Yapılan çalışmalarda, bazı bakterilerde 75 kadar böyle özel alıcı bölgenin bulunduğu ortaya konmuştur. Transformasyonla bakterilere özel karakterler aktarılabilir. Bunlar arasında laktoz ve galaktoz pozitif genler, antibakteriyel maddelere karşı dirençlilik vb. sayılabilir.

Transdüksiyon Bir bakteriyofaj aracılığı ile genetik materyalin bir bakteriden diğerine aktarılmasıdır

Transdüksiyon Bakteriyofajlar, bakterileri parçalayan ve lize eden virüslerdir. Bakteriyofajlar kuyrukları veya kapsitleri ile bakteriye yapışır. Protein kılıf hücre dışında kalır. Bakteri faj yararına çalışmaya başlar. Faj DNA’sı ve faj kapsitleri için gerekli prorteinler üretilmeye başlar. Bakteri hücresi faj ile dolar ve hücre yırtılır. Çıkan fajlar yeni bakterilere girerler. Besiyeri bulanıklılığının geçmesi, katı ortamda kültür yüzeyinde saydam alanların oluşması.

Transdüksiyon Bazı bakteriler bakteriyofajlara karşı direnç gösterirler ve erimezler. İçlerinde bu fajlarla birlikte çoğalırlar. İçlerinde bulunan fajla denge sağlamış ve her zaman onu ortama salabilecek yetenekteki bakterilere Lizojen (eritici) bakteriler denir. Bu bakterilere giren faj DNA’sı çember halini alır ve sonra bakteri DNA’sı ile birleşir. Bakteri faj DNA’sı ile replikasyona uğrar yavru bakterilerde lizojen olurlar. Profaj:Bakteri DNA’sına entegre olmuş faj Profaj bazen bakteri hücresini eritebilir veya kaybolabilir Ayrılma sırasında bakteri DNA’sı fajla beraber kopabilir Transdüksiyonlu fajda bir protein kapsit içinde kalır. Bu karma bakteri-faj DNA’sı yeni bir bakteriye girdiği zaman önceki bakteriye ait özellikleri taşınış olur.

Gram negatif Salmonella Shigella Escherichia Pseudomonas Vibrio Proteus Gram pozitif Staphylococcus Bacillus

Transdüksiyon iki şekilde olabilir: Lokalize (kısıtlı) transdüksiyon Generalize (kısıtlanmamış) transdüksiyon

Lokalize (kısıtlı) transdüksiyon α Faj tipi tansdüksiyon da denir. Bakteriyofaj, girdiği bakteri kromozomunun hep aynı noktasına entegre olduğu için ayrılırkende “Gal bölgesi” denilen ve galaktaz enzimi geninin bulunduğu bölgeyi alıp yeni girdiği bakteriye aynı DNA parçacığını aktardığından o bakteriyi galaktoz negatif halden galaktoz pozitif hale geçirerek galaktozu parçalayabilme karakteri kazandırır.

Generalize (kısıtlanmamış) transdüksiyon Faj aracılığıyla aktarılan genler belirli olmayıp bütün genler aynı şansa sahiptir. Fajlar bakteri kromozomu ile bütünleşmezler yani entegre olmazlar. Çoğalma sırasında faj DNA’sı ayrıca eşleştirilerek çoğalır. Kapsitde ayrıca oluşur. Bu sırada raslantı sonucu bakteri kromozomununu bir parçası kopup boş bir kapsite girebilir. Böylece yanlış faj oluşur. Fajlarda yapışma ve DNA’ aktarma yeteneği kapsittedir Böylece alıcı bakteri verici bakterinin bazı özelliklerini kazanır.

Generalize (kısıtlanmamış) transdüksiyon

Konjugasyon Genetik bakımdan cinsel ayrım gösteren iki bakteri hücresinin yan yana gelip aralarında oluşacak geçici bir hücre birleşmesiyle bakteriden bakteriye genetik materyal aktarılmasıdır. İlk olarak E.coli K12’de saptanmış. Bu bakterilerde ekstra kromozomal olarak fertilite faktörü belirlenmiştir. F(+) erkek hücre F(-) dişi hücre F faktörünün bakteriden bakteriye aktarıldığı gözlenmiştir.

F faktörü Tra olarak adlandırılan 12 dolayında gen taşır Bakteriden bakteriye genetik materyalin aktarılmasını bu genler yönetir. Konjugasyon başlangıcında bu genler vasıtasıyla bakteride içi boş boru gibi pilus oluşur. Bu seks pilusu F(+) bakterilerde bulunur Hücreden hücreye genetik materyalin aktarılmasında rol oynar. Antijen yapısındadır, F antijeni F faktörünün F(+) hücrelerden F(-) hücrelere geçişi şöyle olur: İki hücre birleştiğinde sitoplazmik zara tutunmuş F faktörü replikasyona uğrar. Çift iplikçikten bir tanesi F(-) hücre geçer.Bakteri F(+) karakter kazanır.

Konjugasyon Tek katlı F faktörü ve DNA eşleştirilir. F(-) hücrelerin %100’ F(+) olabilir. F(+) bakterilerin akridin orange ile muamelesi F faktörünün replikasyonunu önler ve bol sayıda F(-) hücrelerin oluşmasına neden olur. F faktörü ekstrakromozomaldir yani bir plazmiddir.

F faktörü bakteri kromozomuna yapışıp DNA ile bütünleşebilir bunlara Hfr hücreleri denir Özellikleri: Bu hücrelerde seks pilusu bulunur ve erkek bakterilere özgü fajlarla enfekte olma özelliği gösterir. F(-) hücrelerle birleşme yeteneği F(+)’lara göre 100 kat fazladır. F(+)’lara oranla dişi hücrelere daha az F(+) faktörü aktarılır. Daha fazla bakteri kromozonu aktarıp rekombinant olabilmektedir. Alıcı bakteri yeni özellikler kazanır. F(+) faktörü alıcıda görünmez ( ori den başlayan kısım) tamamı aktarılabilirse görülür. Alıcı bakteriye verilen kromozom parçaları her olgu için ayrı nitelikte farklı olabilir. Hfr hücreleri alıcı olmazlar. F (+) ve F(-) hücrelere bakteri kromozomu aktarırlar

F faktörü entegre olduğu bakteri kromozomundan ayrılıp çembersel şeklini alabilir. Böylece Hfr hücreler, F(+) olur. F prime: bu plazmid hem F faktörü hem de bakteri kromozomuna ait bilgileri taşır E. coli ,Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Serratia, Vibrio, Streptomyces

Hücre füzyon tekniği İki hücrenin peptidoglikan tabakasının hidrolize edilerek protoplastların birleşmesi esasıda dayanır. Sakkarozun varlığında hipertonik koruyucu ortamda gerçekleştirilir. Lizozim, mutanolisin, polietilen glikol Koruyucu ortamda Protoplast rejenerasyonu sağlanır. Leu. mesenteroides, Lb. reuteri, Lb. casei, Str. thermophilus, Lc. lactis