stringtranslate.com

Генетическая трансформация

На этом изображении ген из одной бактериальной клетки перемещается в другую бактериальную клетку. Этот процесс, когда вторая бактериальная клетка принимает новый генетический материал, называется трансформацией.

В молекулярной биологии и генетике трансформация — это генетическое изменение клетки , происходящее в результате прямого поглощения и включения экзогенного генетического материала из ее окружения через клеточную мембрану (мембраны). Для того, чтобы трансформация произошла, реципиентная бактерия должна находиться в состоянии компетентности , что может происходить в природе как ограниченный по времени ответ на условия окружающей среды, такие как голодание и плотность клеток, а также может быть вызвано в лаборатории. [1]

Трансформация — один из трех процессов, которые приводят к горизонтальному переносу генов , при котором экзогенный генетический материал переходит от одной бактерии к другой, два других — это конъюгация (передача генетического материала между двумя бактериальными клетками, находящимися в прямом контакте) и трансдукция (инъекция чужеродной ДНК вирусом -бактериофагом в бактерию-хозяина). [1] При трансформации генетический материал проходит через промежуточную среду, и его поглощение полностью зависит от бактерии-реципиента. [1]

По состоянию на 2014 год было известно о 80 видах бактерий, способных к трансформации, примерно поровну между грамположительными и грамотрицательными бактериями ; это число может быть завышено, поскольку несколько отчетов подкреплены отдельными статьями. [1]

«Трансформация» может также использоваться для описания внедрения нового генетического материала в небактериальные клетки, включая клетки животных и растений; однако, поскольку « трансформация » имеет особое значение по отношению к клеткам животных, указывая на прогрессирование в раковое состояние, этот процесс обычно называют « трансфекцией ». [2]

История

Трансформация бактерий была впервые продемонстрирована в 1928 году британским бактериологом Фредериком Гриффитом . [3] Гриффит интересовался, можно ли использовать инъекции убитых нагреванием бактерий для вакцинации мышей от пневмонии. Однако он обнаружил, что невирулентный штамм Streptococcus pneumoniae может стать вирулентным после воздействия убитых нагреванием вирулентных штаммов. Гриффит выдвинул гипотезу, что некий « трансформирующий принцип » убитого нагреванием штамма ответственен за то, что делает безвредный штамм вирулентным. В 1944 году этот «трансформирующий принцип» был идентифицирован как генетический Освальдом Эвери , Колином Маклеодом и Маклин Маккарти . Они выделили ДНК из вирулентного штамма S. pneumoniae и, используя только эту ДНК, смогли сделать безвредный штамм вирулентным. Они назвали это поглощение и включение ДНК бактериями «трансформацией» (см. эксперимент Эвери-Маклеода-Маккарти ) [4] Результаты экспериментов Эвери и др. поначалу были скептически восприняты научным сообществом, и только после разработки генетических маркеров и открытия других методов генетического переноса ( конъюгации в 1947 году и трансдукции в 1953 году) Джошуа Ледербергом эксперименты Эвери были приняты. [5]

Первоначально считалось, что Escherichia coli , широко используемый лабораторный организм, устойчив к трансформации. Однако в 1970 году Мортон Мандель и Акико Хига показали, что E. coli можно заставить захватить ДНК из бактериофага λ без использования вспомогательного фага после обработки раствором хлорида кальция. [6] Два года спустя, в 1972 году, Стэнли Норман Коэн , Энни Чанг и Лесли Хсу показали, что CaCl
2Обработка также эффективна для трансформации плазмидной ДНК. [7] Метод трансформации Манделя и Хиги был позже усовершенствован Дугласом Ханаханом . [8] Открытие искусственно индуцированной компетентности в E. coli создало эффективную и удобную процедуру трансформации бактерий, которая позволяет использовать более простые методы молекулярного клонирования в биотехнологии и исследованиях , и в настоящее время это рутинно используемая лабораторная процедура.

Трансформация с использованием электропорации была разработана в конце 1980-х годов, что повысило эффективность трансформации in vitro и увеличило количество штаммов бактерий , которые можно было трансформировать. [9] Трансформация клеток животных и растений также была исследована, и в 1982 году была создана первая трансгенная мышь путем инъекции гена гормона роста крысы в ​​эмбрион мыши. [10] В 1897 году была обнаружена бактерия, вызывающая опухоли растений, Agrobacterium tumefaciens , а в начале 1970-х годов было обнаружено, что агентом, вызывающим опухоль, является ДНК- плазмида , называемая Ti-плазмидой . [11] Удалив гены из плазмиды, вызывающие опухоль, и добавив новые гены, исследователи смогли заразить растения A. tumefaciens и позволить бактериям вставить выбранную ими ДНК в геномы растений. [12] Не все растительные клетки восприимчивы к заражению A. tumefaciens , поэтому были разработаны другие методы, включая электропорацию и микроинъекцию . [13] Бомбардировка частицами стала возможной с изобретением Джоном Сэнфордом в 1980-х годах Системы доставки биолистических частиц (генной пушки) . [14] [15] [16]

Определения

Трансформация — одна из трех форм горизонтального переноса генов , которые встречаются в природе среди бактерий, при которой ДНК, кодирующая признак, переходит от одной бактерии к другой и интегрируется в геном реципиента путем гомологичной рекомбинации ; две другие — это трансдукция , осуществляемая с помощью бактериофага , и конъюгация , при которой ген передается посредством прямого контакта между бактериями. [1] При трансформации генетический материал проходит через промежуточную среду, и поглощение полностью зависит от бактерии-реципиента. [1]

Компетентность относится к временному состоянию способности поглощать экзогенную ДНК из окружающей среды; ее можно вызвать в лабораторных условиях. [1]

Похоже, что это древний процесс, унаследованный от общего прокариотического предка, который является полезной адаптацией для содействия рекомбинационному ремонту повреждений ДНК, особенно повреждений, приобретенных в стрессовых условиях. Естественная генетическая трансформация, по-видимому, является адаптацией для ремонта повреждений ДНК, которая также генерирует генетическое разнообразие . [1] [17]

Трансформация изучалась у медицински важных видов грамотрицательных бактерий , таких как Helicobacter pylori , Legionella pneumophila , Neisseria meningitidis , Neisseria gonorrhoeae , Haemophilus influenzae и Vibrio cholerae . [18] Она также изучалась у грамотрицательных видов, обнаруженных в почве, таких как Pseudomonas stutzeri , Acinetobacter baylyi , и у грамотрицательных фитопатогенов, таких как Ralstonia solanacearum и Xylella fastidiosa . [18] Трансформация среди грамположительных бактерий изучалась у медицински важных видов, таких как Streptococcus pneumoniae , Streptococcus mutans , Staphylococcus aureus и Streptococcus sanguinis , а также у грамположительной почвенной бактерии Bacillus subtilis . [17] Это также было отмечено по меньшей мере у 30 видов Pseudomonadota, распределенных по нескольким различным классам. [19] Наиболее изученными Pseudomonadota в отношении трансформации являются важные с медицинской точки зрения патогены человека Neisseria gonorrhoeae , Haemophilus influenzae и Helicobacter pylori . [17]

«Трансформация» может также использоваться для описания внедрения нового генетического материала в небактериальные клетки, включая клетки животных и растений; однако, поскольку « трансформация » имеет особое значение по отношению к клеткам животных, указывая на прогрессирование в раковое состояние, этот процесс обычно называют « трансфекцией ». [2]

Естественная компетентность и трансформация

Естественно компетентные бактерии несут наборы генов, которые обеспечивают белковый аппарат для переноса ДНК через клеточную мембрану(ы). Транспорт экзогенной ДНК в клетки может потребовать белков, которые участвуют в сборке пилей типа IV и системы секреции типа II , а также комплекса ДНК- транслоказы на цитоплазматической мембране. [20]

Из-за различий в структуре клеточной оболочки между грамположительными и грамотрицательными бактериями существуют некоторые различия в механизмах поглощения ДНК этими клетками, однако большинство из них имеют общие черты, которые включают родственные белки. ДНК сначала связывается с поверхностью компетентных клеток на рецепторе ДНК и проходит через цитоплазматическую мембрану через ДНК-транслоказу. [21] Только одноцепочечная ДНК может пройти, другая цепь деградирует под действием нуклеаз. Транслоцированная одноцепочечная ДНК затем может быть интегрирована в бактериальные хромосомы с помощью процесса, зависящего от RecA . В грамотрицательных клетках из-за наличия дополнительной мембраны ДНК требует наличия канала, образованного секретинами на внешней мембране. Пилин может потребоваться для компетентности, но его роль не определена. [22] Поглощение ДНК, как правило, не является специфическим для последовательности, хотя у некоторых видов наличие специфических последовательностей поглощения ДНК может способствовать эффективному поглощению ДНК. [23]

Естественная трансформация

Естественная трансформация — это бактериальная адаптация к переносу ДНК, которая зависит от экспрессии многочисленных бактериальных генов, продукты которых, по-видимому, отвечают за этот процесс. [20] [19] В целом, трансформация — это сложный, требующий энергии процесс развития. Для того чтобы бактерия связала, приняла и рекомбинировала экзогенную ДНК в свою хромосому, она должна стать компетентной, то есть войти в особое физиологическое состояние. Развитие компетентности у Bacillus subtilis требует экспрессии около 40 генов. [24] ДНК, интегрированная в хромосому хозяина, обычно (но за редкими исключениями) получена из другой бактерии того же вида и, таким образом, гомологична резидентной хромосоме.

У B. subtilis длина перенесенной ДНК превышает 1271 кб (более 1 миллиона оснований). [25] Перенесенная длина, скорее всего, представляет собой двухцепочечную ДНК и часто составляет более трети общей длины хромосомы в 4215 кб. [26] Похоже, что около 7-9% клеток-реципиентов занимают целую хромосому. [27]

Способность к естественной трансформации, по-видимому, свойственна ряду прокариот, и на сегодняшний день известно, что 67 видов прокариот (в семи различных типах) подвергаются этому процессу. [19]

Компетентность к трансформации обычно индуцируется высокой плотностью клеток и/или ограничением питания, условиями, связанными со стационарной фазой роста бактерий. Трансформация у Haemophilus influenzae происходит наиболее эффективно в конце экспоненциального роста, когда рост бактерий приближается к стационарной фазе. [28] Трансформация у Streptococcus mutans , как и у многих других стрептококков, происходит при высокой плотности клеток и связана с образованием биопленки . [29] Компетентность у B. subtilis индуцируется к концу логарифмического роста, особенно в условиях ограничения аминокислот. [30] Аналогично, у Micrococcus luteus (представителя менее изученного типа Actinomycetota ) компетентность развивается в середине-конце экспоненциальной фазы роста и также вызывается голоданием аминокислот. [31] [32]

Предполагается, что определенные бактериофаги способствуют трансформации , высвобождая неповрежденную ДНК хозяина и плазмиды . [33]

Трансформация как адаптация для восстановления ДНК

Компетентность специфически индуцируется условиями повреждения ДНК. Например, трансформация индуцируется у Streptococcus pneumoniae агентами, повреждающими ДНК, митомицином С (агент, сшивающий ДНК) и фторхинолоном (ингибитор топоизомеразы, вызывающий двухцепочечные разрывы). [34] У B. subtilis трансформация усиливается под действием ультрафиолетового света, агента, повреждающего ДНК. [35] У Helicobacter pylori ципрофлоксацин, который взаимодействует с ДНК-гиразой и вносит двухцепочечные разрывы, индуцирует экспрессию генов компетентности, тем самым увеличивая частоту трансформации [36] Используя Legionella pneumophila , Шарпантье и др. [37] протестировали 64 токсичные молекулы, чтобы определить, какие из них индуцируют компетентность. Из них только шесть, все агенты, повреждающие ДНК, вызвали сильную индукцию. Этими агентами, повреждающими ДНК, были митомицин С (который вызывает межцепочечные сшивки ДНК), норфлоксацин, офлоксацин и налидиксовая кислота (ингибиторы ДНК-гиразы, которые вызывают двухцепочечные разрывы [38] ), бицикломицин (вызывает одно- и двухцепочечные разрывы [39] ) и гидроксимочевина (вызывает окисление оснований ДНК [40] ). УФ-свет также индуцировал компетентность у L. pneumophila . Шарпантье и др. [37] предположили, что компетентность к трансформации, вероятно, развилась как ответ на повреждение ДНК.

Бактерии, растущие в логарифмической фазе, отличаются от бактерий в стационарной фазе по количеству копий генома, присутствующих в клетке, и это имеет последствия для способности выполнять важный процесс репарации ДНК . Во время логарифмического роста в бактериальной клетке могут присутствовать две или более копий любого конкретного региона хромосомы, поскольку деление клетки не точно совпадает с репликацией хромосомы. Процесс гомологичной рекомбинационной репарации (HRR) является ключевым процессом репарации ДНК, который особенно эффективен для восстановления двухцепочечных повреждений, таких как двухцепочечные разрывы. Этот процесс зависит от второй гомологичной хромосомы в дополнение к поврежденной хромосоме. Во время логарифмического роста повреждение ДНК в одной хромосоме может быть восстановлено HRR с использованием информации о последовательности из другой гомологичной хромосомы. Однако, как только клетки приближаются к стационарной фазе, у них обычно есть только одна копия хромосомы, и HRR требует ввода гомологичного шаблона извне клетки путем трансформации. [41]

Чтобы проверить, является ли адаптивная функция трансформации репарацией повреждений ДНК, была проведена серия экспериментов с использованием B. subtilis , облученной УФ-светом в качестве повреждающего агента (обзор Michod et al. [42] и Bernstein et al. [41] ). Результаты этих экспериментов показали, что трансформирующая ДНК действует для восстановления потенциально летальных повреждений ДНК, внесенных УФ-светом в реципиентную ДНК. Конкретным процессом, ответственным за репарацию, вероятно, был HRR. Трансформацию у бактерий можно рассматривать как примитивный половой процесс, поскольку он включает взаимодействие гомологичной ДНК двух особей для формирования рекомбинантной ДНК, которая передается последующим поколениям. Бактериальная трансформация у прокариот, возможно, была предковым процессом, который привел к мейотическому половому размножению у эукариот (см. Эволюция полового размножения ; Мейоз .)

Методы и механизмы превращения в лабораторных условиях

Схема бактериальной трансформации, для которой сначала необходимо вызвать искусственную компетентность

Бактериальный

Искусственная компетентность может быть вызвана в лабораторных процедурах, которые включают в себя создание пассивно проницаемой для ДНК клетки путем воздействия на нее условий, которые обычно не встречаются в природе. [43] Обычно клетки инкубируют в растворе, содержащем двухвалентные катионы (часто хлорид кальция ) в холодных условиях, перед тем как подвергать их тепловому импульсу (тепловой шок). Хлорид кальция частично разрушает клеточную мембрану, что позволяет рекомбинантной ДНК проникнуть в клетку-хозяина. Клетки, способные поглощать ДНК, называются компетентными клетками.

Было обнаружено, что рост грамотрицательных бактерий в 20 мМ Mg снижает количество связей белок- липополисахарид за счет увеличения соотношения ионных связей к ковалентным, что увеличивает текучесть мембраны, облегчая трансформацию. [44] Роль липополисахаридов здесь подтверждается наблюдением, что более короткие O-боковые цепи трансформируются более эффективно — возможно, из-за улучшенной доступности ДНК.

Поверхность бактерий, таких как E. coli , отрицательно заряжена из-за фосфолипидов и липополисахаридов на поверхности ее клеток, и ДНК также отрицательно заряжена. Поэтому одной из функций двухвалентного катиона будет экранирование зарядов путем координации фосфатных групп и других отрицательных зарядов, тем самым позволяя молекуле ДНК прилипать к поверхности клетки.

Попадание ДНК в клетки E. coli осуществляется через каналы, известные как зоны адгезии или соединения Байера, при этом типичная клетка несет до 400 таких зон. Их роль была установлена, когда было обнаружено, что кобаламин (который также использует эти каналы) конкурентно ингибирует захват ДНК. Другой тип канала, участвующий в захвате ДНК, состоит из поли (HB):поли P:Ca. В этом поли (HB) предполагается, что он оборачивает ДНК (сама по себе является полифосфатом) и переносится в щите, образованном ионами Ca. [44]

Предполагается, что воздействие на клетки двухвалентных катионов в условиях холода может также изменить или ослабить структуру поверхности клетки, сделав ее более проницаемой для ДНК. Считается, что тепловой импульс создает тепловой дисбаланс через клеточную мембрану, что заставляет ДНК проникать в клетки либо через поры клетки, либо через поврежденную клеточную стенку.

Электропорация — еще один метод повышения компетентности. В этом методе клетки подвергаются кратковременному шоку электрическим полем напряженностью 10-20 кВ /см, что, как полагают, создает отверстия в клеточной мембране, через которые может проникнуть плазмидная ДНК. После электрошока отверстия быстро закрываются механизмами восстановления мембраны клетки.

Дрожжи

Большинство видов дрожжей , включая Saccharomyces cerevisiae , могут быть трансформированы экзогенной ДНК в окружающей среде. Было разработано несколько методов для облегчения этой трансформации с высокой частотой в лабораторных условиях. [45]

Эффективность – Различные роды и виды дрожжей поглощают чужеродную ДНК с разной эффективностью. [53] Кроме того, большинство протоколов трансформации были разработаны для пекарских дрожжей S. cerevisiae , и, таким образом, могут быть неоптимальными для других видов. Даже в пределах одного вида разные штаммы имеют разную эффективность трансформации, иногда отличающуюся на три порядка. Например, когда штаммы S. cerevisiae были трансформированы 10 мкг плазмиды YEp13, штамм DKD-5D-H дал от 550 до 3115 колоний, в то время как штамм OS1 дал менее пяти колоний. [54]

Растения

Существует ряд методов переноса ДНК в растительные клетки. Некоторые методы, основанные на векторах :

Некоторые безвекторные методы включают в себя:

Грибы

Существуют некоторые методы получения трансгенных грибов, большинство из которых аналогичны тем, которые используются для растений. Однако с грибами нужно обращаться по-другому из-за некоторых их микроскопических и биохимических особенностей:

Как уже говорилось ранее, ряд методов, используемых для трансформации растений, также применим и к грибам:

Животные

Введение ДНК в клетки животных обычно называют трансфекцией и обсуждается в соответствующей статье.

Практические аспекты трансформации в молекулярной биологии

Открытие искусственно индуцированной компетентности у бактерий позволяет использовать такие бактерии, как Escherichia coli, в качестве удобного хозяина для манипуляции ДНК, а также экспрессии белков. Обычно для трансформации в E. coli используются плазмиды . Для того чтобы стабильно поддерживаться в клетке, молекула плазмидной ДНК должна содержать начало репликации , что позволяет ей реплицироваться в клетке независимо от репликации собственной хромосомы клетки.

Эффективность, с которой компетентная культура может поглощать экзогенную ДНК и экспрессировать свои гены, известна как эффективность трансформации и измеряется в колониеобразующих единицах (КОЕ) на мкг использованной ДНК. Эффективность трансформации 1×10 8 КОЕ/мкг для небольшой плазмиды, такой как pUC19, примерно эквивалентна 1 из 2000 молекул используемой плазмиды, подвергающейся трансформации.

При трансформации хлорида кальция клетки готовятся путем охлаждения клеток в присутствии Ca2+
(в CaCl
2раствор), делая клетку проницаемой для плазмидной ДНК . Клетки инкубируют на льду с ДНК, а затем подвергают кратковременному тепловому шоку (например, при 42 °C в течение 30–120 секунд). Этот метод очень хорошо работает для кольцевой плазмидной ДНК. Некоммерческие препараты обычно должны давать от 10 6 до 10 7 трансформантов на микрограмм плазмиды; плохой препарат будет иметь около 10 4 /мкг или меньше, но хороший препарат компетентных клеток может давать до ~10 8 колоний на микрограмм плазмиды. [60] Однако существуют протоколы для создания суперкомпетентных клеток, которые могут давать эффективность трансформации более 10 9 . [61] Химический метод, однако, обычно не работает хорошо для линейной ДНК, такой как фрагменты хромосомной ДНК, вероятно, потому, что собственные экзонуклеазные ферменты клетки быстро разрушают линейную ДНК. Напротив, клетки, обладающие естественной компетентностью, обычно более эффективно трансформируются с помощью линейной ДНК, чем с помощью плазмидной ДНК.

Эффективность преобразования с использованием CaCl
2Метод уменьшается с размером плазмиды, и поэтому электропорация может быть более эффективным методом для поглощения большой плазмидной ДНК. [62] Клетки, используемые в электропорации, должны быть сначала подготовлены путем промывания в холодной дважды дистиллированной воде для удаления заряженных частиц, которые могут создавать искры во время процесса электропорации.

Отбор и скрининг при плазмидной трансформации

Поскольку трансформация обычно производит смесь относительно небольшого количества трансформированных клеток и большого количества нетрансформированных клеток, необходим метод отбора клеток, которые приобрели плазмиду. [63] Поэтому плазмида требует селективного маркера , так что те клетки без плазмиды могут быть убиты или их рост может быть остановлен. Устойчивость к антибиотикам является наиболее часто используемым маркером для прокариот. Трансформирующая плазмида содержит ген, который придает устойчивость к антибиотику, к которому бактерии в противном случае чувствительны. Смесь обработанных клеток культивируется на средах, содержащих антибиотик, так что только трансформированные клетки могут расти. Другой метод отбора заключается в использовании определенных ауксотрофных маркеров, которые могут компенсировать неспособность метаболизировать определенные аминокислоты, нуклеотиды или сахара. Этот метод требует использования соответствующим образом мутированных штаммов, которые являются дефицитными в синтезе или полезности определенной биомолекулы, а трансформированные клетки культивируются в среде, которая позволяет расти только клеткам, содержащим плазмиду.

В эксперименте по клонированию ген может быть вставлен в плазмиду, используемую для трансформации. Однако в таком эксперименте не все плазмиды могут содержать успешно вставленный ген. Поэтому могут быть использованы дополнительные методы для дальнейшего скрининга трансформированных клеток, содержащих плазмиду со вставкой. Репортерные гены могут быть использованы в качестве маркеров , например, ген lacZ , который кодирует β-галактозидазу, используемую в сине-белом скрининге . Этот метод скрининга основан на принципе α- комплементации , где фрагмент гена lacZ ( lacZα ) в плазмиде может дополнять другой мутантный ген lacZ ( lacZΔM15 ) в клетке. Оба гена сами по себе производят нефункциональные пептиды, однако при совместной экспрессии, например, когда плазмида, содержащая lacZ-α , трансформируется в клетки lacZΔM15 , они образуют функциональную β-галактозидазу. Присутствие активной β-галактозидазы может быть обнаружено, когда клетки выращиваются в чашках, содержащих X-gal , образуя характерные синие колонии. Однако сайт множественного клонирования , где интересующий ген может быть лигирован в плазмидный вектор , расположен внутри гена lacZα . Таким образом, успешное лигирование разрушает ген lacZα , и никакая функциональная β-галактозидаза не может образоваться, что приводит к белым колониям. Клетки, содержащие успешно лигированную вставку, затем можно легко отличить по ее белой окраске от неудачно лигированных синих.

Другие часто используемые репортерные гены — это зеленый флуоресцентный белок (GFP), который производит клетки, светящиеся зеленым при синем свете, и фермент люцифераза , который катализирует реакцию с люциферином для испускания света. Рекомбинантная ДНК может быть также обнаружена с помощью других методов, таких как гибридизация нуклеиновых кислот с радиоактивным РНК-зондом, в то время как клетки, которые экспрессировали желаемый белок из плазмиды, также могут быть обнаружены с помощью иммунологических методов.

Ссылки

  1. ^ abcdefgh Джонстон С, Мартин Б, Фичант Г, Полард П, Клаверис Дж. П. (март 2014 г.). «Бактериальная трансформация: распределение, общие механизмы и дивергентный контроль». Nature Reviews. Микробиология . 12 (3): 181–96. doi :10.1038/nrmicro3199. PMID  24509783. S2CID  23559881.
  2. ^ ab Alberts B , Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Молекулярная биология клетки. Нью-Йорк: Garland Science. стр. G:35. ISBN 978-0-8153-4072-0.
  3. ^ Гриффит Ф. (1928). «Значение типов пневмококков». Журнал гигиены . 27 (2): 113–59. doi :10.1017/s0022172400031879. PMC 2167760. PMID  20474956 . 
  4. ^ Кейс, Кристин; Функе, Берделл; Тортора, Джерард. Микробиология. Введение (десятое издание)
  5. ^ Ледерберг, Джошуа (1994). «Трансформация генетики с помощью ДНК: празднование годовщины ЭВЕРИ, МАКЛЕОДА и МАККАРТИ (1944) в анекдотических, исторических и критических комментариях по генетике». Генетика . 136 (2): 423–6. doi :10.1093/genetics/136.2.423. PMC 1205797 . PMID  8150273. 
  6. ^ Mandel M, Higa A (октябрь 1970 г.). «Инфекция ДНК бактериофага, зависящая от кальция». Журнал молекулярной биологии . 53 (1): 159–62. doi :10.1016/0022-2836(70)90051-3. PMID  4922220.
  7. ^ Cohen SN , Chang AC, Hsu L (август 1972 г.). «Нехромосомная устойчивость к антибиотикам у бактерий: генетическая трансформация Escherichia coli с помощью ДНК R-фактора». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 69 (8): 2110–4. Bibcode : 1972PNAS...69.2110C. doi : 10.1073 /pnas.69.8.2110 . PMC 426879. PMID  4559594. 
  8. ^ Hanahan D (июнь 1983 г.). «Исследования трансформации Escherichia coli с помощью плазмид». Журнал молекулярной биологии . 166 (4): 557–80. CiteSeerX 10.1.1.460.2021 . doi :10.1016/S0022-2836(83)80284-8. PMID  6345791. 
  9. ^ Wirth R, Friesenegger A, Fiedler S (март 1989). «Трансформация различных видов грамотрицательных бактерий, принадлежащих к 11 различным родам, с помощью электропорации». Molecular & General Genetics . 216 (1): 175–7. doi :10.1007/BF00332248. PMID  2659971. S2CID  25214157.
  10. ^ Palmiter RD, Brinster RL, Hammer RE, Trumbauer ME, Rosenfeld MG, Birnberg NC, Evans RM (декабрь 1982 г.). «Драматический рост мышей, которые развиваются из яиц, которым микроинъецировали гены слияния металлотионеина и гормона роста». Nature . 300 (5893): 611–5. Bibcode :1982Natur.300..611P. doi :10.1038/300611a0. PMC 4881848 . PMID  6958982. 
  11. ^ Нестер, Юджин. «Агробактерии: естественный генетический инженер (100 лет спустя)». APS . Американское фитопатологическое общество . Получено 14 января 2011 г.
  12. ^ Zambryski P, Joos H, Genetello C, Leemans J, Montagu MV, Schell J (1983). «Плазмидный вектор Ti для введения ДНК в растительные клетки без изменения их нормальной способности к регенерации». The EMBO Journal . 2 (12): 2143–50. doi :10.1002/j.1460-2075.1983.tb01715.x. PMC 555426. PMID  16453482 . 
  13. ^ Питерс, Памела. «Трансформация растений — основные методы генной инженерии». Access Excellence . Получено 28 января 2010 г.
  14. ^ "Биологи изобретают ружье для стрельбы по клеткам с ДНК" (PDF) . Cornell Chronicle . 14 мая 1987 г. стр. 3.
  15. ^ Sanford JC, Klein TM, Wolf ED, Allen N (1987). «Доставка веществ в клетки и ткани с использованием процесса бомбардировки частицами». Журнал науки и технологии частиц . 5 : 27–37. doi :10.1080/02726358708904533.
  16. ^ Klein RM, Wolf ED, Wu R, Sanford JC (1992). «Высокоскоростные микроснаряды для доставки нуклеиновых кислот в живые клетки. 1987». Биотехнология (Рединг, Массачусетс) . 24 : 384–6. PMID  1422046.
  17. ^ abc Michod RE, Bernstein H, Nedelcu AM (май 2008). «Адаптивное значение пола у микробных патогенов». Инфекция, генетика и эволюция . 8 (3): 267–85. Bibcode :2008InfGE...8..267M. doi :10.1016/j.meegid.2008.01.002. PMID  18295550.
  18. ^ ab Seitz P, Blokesch M (май 2013 г.). «Сигналы и регуляторные пути, вовлеченные в естественную компетентность и трансформацию патогенных и экологических грамотрицательных бактерий» (PDF) . FEMS Microbiology Reviews . 37 (3): 336–63. doi : 10.1111/j.1574-6976.2012.00353.x . PMID  22928673.
  19. ^ abc Johnsborg O, Eldholm V, Håvarstein LS (декабрь 2007 г.). «Естественная генетическая трансформация: распространенность, механизмы и функция». Исследования в области микробиологии . 158 (10): 767–78. doi : 10.1016/j.resmic.2007.09.004 . PMID  17997281.
  20. ^ ab Chen I, Dubnau D (март 2004). «Поглощение ДНК во время бактериальной трансформации». Nature Reviews. Microbiology . 2 (3): 241–9. doi :10.1038/nrmicro844. PMID  15083159. S2CID  205499369.
  21. ^ Lacks S, Greenberg B, Neuberger M (июнь 1974 г.). «Роль дезоксирибонуклеазы в генетической трансформации Diplococcus pneumoniae». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 71 (6): 2305–9. Bibcode :1974PNAS...71.2305L. doi : 10.1073/pnas.71.6.2305 . PMC 388441 . PMID  4152205. 
  22. ^ Long CD, Tobiason DM, Lazio MP, Kline KA, Seifert HS (ноябрь 2003 г.). «Низкоуровневая экспрессия пилина обеспечивает существенную компетентность в трансформации ДНК у Neisseria gonorrhoeae». Инфекция и иммунитет . 71 (11): 6279–91. doi :10.1128 / iai.71.11.6279-6291.2003. PMC 219589. PMID  14573647. 
  23. ^ Sisco KL, Smith HO (февраль 1979). "Последовательность-специфическое поглощение ДНК при трансформации Haemophilus". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 76 (2): 972–6. Bibcode :1979PNAS...76..972S. doi : 10.1073/pnas.76.2.972 . PMC 383110 . PMID  311478. 
  24. ^ Соломон Дж. М., Гроссман А. Д. (апрель 1996 г.). «Кто компетентен и когда: регулирование естественной генетической компетентности у бактерий». Тенденции в генетике . 12 (4): 150–5. doi :10.1016/0168-9525(96)10014-7. PMID  8901420.
  25. ^ Saito Y, Taguchi H, Akamatsu T (март 2006 г.). «Судьба трансформации бактериального генома после включения в компетентные клетки Bacillus subtilis: непрерывная длина включенной ДНК». Журнал бионауки и биоинженерии . 101 (3): 257–62. doi :10.1263/jbb.101.257. PMID  16716928.
  26. ^ Saito Y, Taguchi H, Akamatsu T (апрель 2006 г.). «ДНК, введенная в компетентные клетки Bacillus subtilis путем трансформации лизированного протопласта, является не одноцепочечной ДНК, а двухцепочечной ДНК». Журнал бионауки и биоинженерии . 101 (4): 334–9. doi :10.1263/jbb.101.334. PMID  16716942.
  27. ^ Акамацу Т, Тагучи Х (апрель 2001 г.). «Включение всей хромосомной ДНК в лизаты протопластов в компетентные клетки Bacillus subtilis». Бионаука, биотехнология и биохимия . 65 (4): 823–9. doi : 10.1271/bbb.65.823 . PMID  11388459. S2CID  30118947.
  28. ^ Goodgal SH, Herriott RM (июль 1961 г.). «Исследования трансформаций Hemophilus influenzae. I. Компетенция». Журнал общей физиологии . 44 (6): 1201–27. doi :10.1085/jgp.44.6.1201. PMC 2195138. PMID 13707010  . 
  29. ^ Aspiras MB, Ellen RP, Cvitkovitch DG (сентябрь 2004 г.). «Активность ComX Streptococcus mutans, растущего в биопленках». FEMS Microbiology Letters . 238 (1): 167–74. doi :10.1016/j.femsle.2004.07.032. PMID  15336418.
  30. ^ Анагностопулос С, Спизизен Дж (май 1961). «Требования к трансформации в Bacillus Subtilis». Журнал бактериологии . 81 (5): 741–6. doi :10.1128/JB.81.5.741-746.1961. PMC 279084. PMID  16561900. 
  31. ^ Ангелов, Ангел; Берген, Пол; Надлер, Флориан; Хорнбург, Филипп; Личев, Антони; Обелакер, Мария; Пахл, Фиона; Кастер, Бернхард; Либль, Вольфганг (10 февраля 2015 г.). «Новая естественная трансформация, зависящая от биогенеза Flp pilus». Границы микробиологии . 6 : 84. дои : 10.3389/fmicb.2015.00084 . ПМЦ 4322843 . ПМИД  25713572. 
  32. ^ Личев, Антони; Ангелов, Ангел; Кукурулл, Иниго; Либль, Вольфганг (30 июля 2019 г.). «Аминокислоты как факторы питания и (p)ppGpp как сигнализатор строгой реакции регулируют естественную трансформацию у Micrococcus luteus». Scientific Reports . 9 (1): 11030. Bibcode :2019NatSR...911030L. doi :10.1038/s41598-019-47423-x. PMC 6667448 . PMID  31363120. 
  33. ^ Keen EC, Bliskovsky VV, Malagon F, Baker JD, Prince JS, Klaus JS, Adhya SL (январь 2017 г.). «Новые бактериофаги-«суперраспространители» способствуют горизонтальному переносу генов путем трансформации». mBio . 8 (1): e02115–16. doi :10.1128/mBio.02115-16. PMC 5241400 . PMID  28096488. 
  34. ^ Claverys JP, Prudhomme M, Martin B (2006). «Индукция регулонов компетентности как общая реакция на стресс у грамположительных бактерий». Annual Review of Microbiology . 60 : 451–75. doi :10.1146/annurev.micro.60.080805.142139. PMID  16771651.
  35. ^ Мишод Р.Э., Войцеховский М.Ф., Хельцер М.А. (январь 1988 г.). «Репарация ДНК и эволюция трансформации бактерии Bacillus subtilis». Генетика . 118 (1): 31–9. дои : 10.1093/генетика/118.1.31. ПМЦ 1203263 . ПМИД  8608929. 
  36. ^ Dorer MS, Fero J, Salama NR (июль 2010 г.). Blanke SR (ред.). «Повреждение ДНК запускает генетический обмен в Helicobacter pylori». PLOS Pathogens . 6 (7): e1001026. doi : 10.1371/journal.ppat.1001026 . PMC 2912397. PMID  20686662 . 
  37. ^ ab Charpentier X, Kay E, Schneider D, Shuman HA (март 2011 г.). «Антибиотики и УФ-излучение вызывают способность к естественной трансформации у Legionella pneumophila». Журнал бактериологии . 193 (5): 1114–21. doi :10.1128/JB.01146-10. PMC 3067580. PMID  21169481 . 
  38. ^ Albertini S, Chételat AA, Miller B, Muster W, Pujadas E, Strobel R, Gocke E (июль 1995 г.). «Генотоксичность 17 ядов гиразы и четырех топоизомеразы II млекопитающих в прокариотических и эукариотических тест-системах». Mutagenesis . 10 (4): 343–51. doi :10.1093/mutage/10.4.343. PMID  7476271.
  39. ^ Washburn RS, Gottesman ME (январь 2011 г.). «Терминация транскрипции поддерживает целостность хромосом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (2): 792–7. Bibcode : 2011PNAS..108..792W. doi : 10.1073/pnas.1009564108 . PMC 3021005. PMID  21183718 . 
  40. ^ Сакано К, Оикава С, Хасегава К, Каваниси С (ноябрь 2001 г.). «Гидроксимочевина вызывает повреждение ДНК на определенном участке путем образования перекиси водорода и оксида азота». Японский журнал исследований рака . 92 (11): 1166–74. doi :10.1111/j.1349-7006.2001.tb02136.x. PMC 5926660. PMID  11714440 . 
  41. ^ ab Bernstein H, Bernstein C, Michod RE (2012). "Глава 1: Репарация ДНК как основная адаптивная функция пола у бактерий и эукариот". В Kimura S, Shimizu S (ред.). Репарация ДНК: новые исследования . Nova Sci. Publ., Hauppauge, NY стр. 1–49. ISBN 978-1-62100-808-8.
  42. ^ Michod RE, Bernstein H, Nedelcu AM (май 2008 г.). «Адаптивное значение пола у микробных патогенов» (PDF) . Инфекция, генетика и эволюция . 8 (3): 267–85. Bibcode : 2008InfGE...8..267M. doi : 10.1016/j.meegid.2008.01.002. PMID  18295550.
  43. ^ Donahue RA, Bloom FR (июль 1998 г.). «Трансформация большого объема с высокопроизводительной эффективностью химически компетентных клеток» (PDF) . Focus . Vol. 20, no. 2. pp. 54–56. OCLC  12352630. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-03-06 – через Invitrogen.[ ненадежный источник? ]
  44. ^ ab Шривастава С (2013). Генетика бактерий (PDF) . Индия: Springer-Verlag . doi :10.1007/978-81-322-1090-0. ISBN 978-81-322-1089-4. S2CID  35917467.
  45. ^ Каваи С., Хашимото В., Мурата К. (1 ноября 2010 г.). «Трансформация Saccharomyces cerevisiae и других грибов: методы и возможный лежащий в основе механизм». Bioengineered Bugs . 1 (6): 395–403. doi : 10.4161/bbug.1.6.13257. PMC 3056089. PMID  21468206. 
  46. ^ Hinnen A, Hicks JB, Fink GR (апрель 1978). «Трансформация дрожжей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (4): 1929–33. Bibcode : 1978PNAS...75.1929H. doi : 10.1073/pnas.75.4.1929 . PMC 392455. PMID  347451 . 
  47. ^ Ito H, Fukuda Y, Murata K, Kimura A (январь 1983). «Трансформация целых дрожжевых клеток, обработанных щелочными катионами». Журнал бактериологии . 153 (1): 163–8. doi :10.1128/JB.153.1.163-168.1983. PMC 217353. PMID  6336730 . 
  48. ^ Gietz RD, Woods RA (2002). "Трансформация дрожжей методом ацетата лития/одноцепочечной ДНК-носителя/полиэтиленгликоля". Руководство по генетике дрожжей и молекулярной и клеточной биологии - Часть B. Методы в энзимологии. Том 350. С. 87–96. doi :10.1016/S0076-6879(02)50957-5. ISBN 9780121822538. PMID  12073338.
  49. ^ Gietz RD, Schiestl RH, Willems AR, Woods RA (апрель 1995 г.). «Исследования трансформации целых дрожжевых клеток с помощью процедуры LiAc/SS-DNA/PEG». Yeast . 11 (4): 355–60. doi :10.1002/yea.320110408. PMID  7785336. S2CID  22611810.
  50. ^ Schiestl, Robert H.; Manivasakam, P.; Woods, Robin A.; Gietzt, R.Daniel (1 августа 1993 г.). «Введение ДНК в дрожжи путем трансформации». Методы . 5 (2): 79–85. doi :10.1006/meth.1993.1011.
  51. ^ Спенсер, Ф.; Кетнер, Г.; Коннелли, К.; Хитер, П. (1 августа 1993 г.). «Целенаправленное рекомбинационное клонирование и манипуляция большими сегментами ДНК в дрожжах». Методы . 5 (2): 161–175. doi :10.1006/meth.1993.1021.
  52. ^ Costanzo MC, Fox TD (ноябрь 1988 г.). «Трансформация дрожжей путем перемешивания со стеклянными шариками». Genetics . 120 (3): 667–70. doi :10.1093/genetics/120.3.667. PMC 1203545 . PMID  3066683. 
  53. ^ Dohmen RJ, Strasser AW, Höner CB, Hollenberg CP (октябрь 1991 г.). «Эффективная процедура трансформации, обеспечивающая долгосрочное хранение компетентных клеток различных родов дрожжей». Yeast . 7 (7): 691–2. doi :10.1002/yea.320070704. PMID  1776359. S2CID  7108750.
  54. ^ Hayama Y, Fukuda Y, Kawai S, Hashimoto W, Murata K (2002). «Чрезвычайно простой, быстрый и высокоэффективный метод трансформации дрожжей Saccharomyces cerevisiae с использованием глутатиона и клеток ранней логарифмической фазы». Journal of Bioscience and Bioengineering . 94 (2): 166–71. doi :10.1016/s1389-1723(02)80138-4. PMID  16233287.
  55. ^ V.Singh и DKJain (2014). «Применение рекомбинантной ДНК». ISC BIOLOGY . Нагин Пракашан. стр. 840.
  56. ^ abcdef Poyedinok, NL; Blume, Ya. B. (март 2018). «Достижения, проблемы и перспективы генетической трансформации грибов». Цитология и генетика . 52 (2): 139–154. doi :10.3103/S009545271802007X. ISSN  0095-4527. S2CID  4561837.
  57. ^ Он, Лия; Фэн, Цзяо; Лу, Ша; Чен, Живэнь; Чен, Чунмей; Он, Я; Йи, Сювэнь; Си, Лиян (2017). «Генетическая трансформация грибов». Международный журнал биологии развития . 61 (6–7): 375–381. дои : 10.1387/ijdb.160026lh . ISSN  0214-6282. ПМИД  27528043.
  58. ^ Уолц, Эмили (апрель 2016 г.). «Генетически отредактированный гриб CRISPR избегает регулирования США». Nature . 532 (7599): 293. Bibcode :2016Natur.532..293W. doi : 10.1038/nature.2016.19754 . ISSN  0028-0836. PMID  27111611.
  59. ^ Ривера, Ана Леонор; Маганья-Ортис, Денис; Гомес-Лим, Мигель; Фернандес, Франциско; Лоске, Ахим М. (июнь 2014 г.). «Физические методы генетической трансформации грибов и дрожжей». Обзоры физики жизни . 11 (2): 184–203. Бибкод : 2014PhLRv..11..184R. doi :10.1016/j.plrev.2014.01.007. ПМИД  24507729.
  60. ^ Бактериальная трансформация Архивировано 2010-06-10 в Wayback Machine
  61. ^ Inoue H, Nojima H, Okayama H (ноябрь 1990 г.). «Высокоэффективная трансформация Escherichia coli с помощью плазмид». Gene . 96 (1): 23–8. doi :10.1016/0378-1119(90)90336-P. PMID  2265755.
  62. ^ Donahue RA, Bloom FR (сентябрь 1998). "Эффективность трансформации E. coli, электропорированной с большой плазмидной ДНК" (PDF) . Focus . 20 (3): 77–78. Архивировано из оригинала 3 сентября 2011 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  63. ^ Birnboim HC, Doly J (ноябрь 1979). «Процедура быстрой щелочной экстракции для скрининга рекомбинантной плазмидной ДНК». Nucleic Acids Research . 7 (6): 1513–23. doi :10.1093/nar/7.6.1513. PMC 342324. PMID  388356 . 

Внешние ссылки