הבדל מפתח - התמרה כללית לעומת תרגום מיוחד
טרנסדוקציה הוא מנגנון המעביר DNA מחיידק אחד לחיידק אחר על ידי בקטריופאג'. בקטריופאג' הוא וירוס שמדביק ומשתכפל בתוך חיידק. הוא מסוגל להיצמד לדופן התא החיידקי ולהזריק את ה-DNA שלו לחיידק. בתוך החיידק, DNA ויראלי משתכפל ויוצר רכיבים ואנזימים הכרחיים ליצירת בקטריופאג'ים רבים חדשים. במהלך תהליך זה, ה-DNA החיידקי מתפרק לחתיכות ומשתלב עם הגנום הנגיפי או, ה-DNA הנגיפי משתלב ישירות עם ה-DNA החיידקי. בקטריופאג'ים חדשים נושאים בתוכם את ה-DNA החיידקי.כאשר בקטריופאג'ים אלו מדביקים חיידק אחר, מתרחש ערבוב של DNA חיידקי. התמרה יכולה להתרחש על ידי מחזור ליטי או מחזור ליזוגני על סמך סוג הבקטריופאג'. לפיכך, ישנם שני סוגים של התמרה, כלומר התמרה כללית והתמרה מיוחדת. ההבדל העיקרי בין התמרה כללית להתמרה מתמחה הוא שההמרה המוכללת נעשית על ידי בקטריופאג'ים ארסיים שבהם תא חיידקי מתפורר כאשר בקטריופאג'ים חדשים משתחררים ואילו התמרה מתמחה נעשית על ידי בקטריופאג'ים ממוזגים שבהם תא חיידקים אינו מתפורר, ו-DNA ויראלי משתלב עם חיידקים. DNA ושורד בשלב הנבואה בתוך החיידק במשך מספר דורות.
מה זה התמרה כללית?
ישנם שני סוגים של בקטריופאג'ים: ארסי ומתון. בקטריופאג ארסי מסוגל להרוג את החיידק המארח. הם תמיד עוברים מחזור חיים ליטי שגורם למוות של חיידקים מארח.הדבקה של חיידק על ידי בקטריופאג ארס והעברת DNA חיידקי לחיידק אחר במהלך ההדבקה השנייה ידועה בתור התמרה כללית. לפיכך, ניתן להגדיר התמרה כללית כהעברת DNA חיידקי מחיידק אחד לחיידק אחר על ידי בקטריופאג ארס במהלך המחזור הליטי של הבקטריופאג. העברת DNA חיידקית מתרחשת עקב שגיאות של אריזת החומר הגנטי בפאג'ים החדשים. האריזה של DNA ויראלי שזה עתה משוכפל לפאג'ים חדשים מראה נאמנות נמוכה. לפיכך, במהלך אריזת החומר הגנטי, ניתן לכלול פיסות קטנות של DNA חיידקי או DNA חיידקי משולב עם DNA ויראלי בפאג'ים באופן שגוי. אם DNA חיידקי מוחדר לתוך הקפסיד הנגיפי במקרה, הזיהום השני מכניס את הדנ א הזה לחיידק אחר. לפיכך, ההמרה מסתיימת בין שני חיידקים בהצלחה.
לאחר ההדבקה, פאג'ים ארסיים מסוגלים לשלוט במנגנון של תאי חיידקים כדי לשכפל את ה-DNA של עצמם.הנגיף גם הופך להיות מסוגל לפרק את כרומוזום החיידקים לחתיכות קטנות וגורם להפרעה פתאומית של דופן תא החיידק לשחרור של פאג'ים מורכבים הגורם למוות של תאים.
תהליך התמרה כללי
התמרה כללית היא תהליך מהיר שבו חיידקים מתים תוך פרק זמן קצר. בקטריופאג' מסוגל לשבור את ה-DNA החיידקי לחתיכות ולהרוס את תא החיידק. ניתן לסכם את השלבים של התמרה כללית כדלקמן.
- בקטריופאג אלים (ליטי) מדביק חיידק.
- גנום הפאג' נכנס לתא החיידק.
- וירוס שולט במנגנוני חילוף החומרים של החיידקים כדי ליצור DNA משלו ורכיבים ואנזימים נחוצים אחרים.
- DNA של חיידקים עובר הידרוליזה לחתיכות קטנות.
- חומר גנטי אורז בתוך הפאג'ים החדשים. מדי פעם שברי DNA חיידקיים אורזים בקפסידים פאג'ים חדשים
- תאי חיידק מתפזרים ומשחררים את הפאג'ים החדשים.
- כאשר הפאג' שעבר התמרה מדביק חיידק אחר, ה-DNA החיידקי הקודם משתלב בחדש.
איור 01: תהליך התמרה כללי
מה זה התמרה מתמחה?
בקטריופאג'ים ממוזגים מראים מחזורי חיים ליזוגניים. הם מעורבים בתהליך התמרה מיוחד שבו קטע של DNA חיידקי מועבר מחיידק אחד לחיידק אחר עקב שגיאה. לפיכך, ניתן להגדיר התמרה מיוחדת כהעברת DNA חיידקי תורם לחיידק אחר על ידי הבקטריופאג'ים הממוזגים. כאשר פאגים ממוזגים מדביקים חיידקים, הם מסוגלים לשלב DNA ויראלי בכרומוזום חיידקי ולהישאר בשלב הנבואה במשך מספר דורות של חיידקים מבלי לשחררו מהגנום החיידקי.במהלך שכפול הגנום החיידקי, DNA ויראלי נתון לשכפול ונכנס לתאי חיידקים חדשים ושורד. עם זאת, כאשר הנבואים מושרים על ידי גורמים מסוימים, DNA ויראלי מתנתק מהכרומוזום החיידקי. לפעמים במהלך ניתוק זה, שברי כרומוזומים חיידקיים מתנתקים ונשארים מחוברים ל-DNA הנביא. עקב האינדוקציה, הפאג'ים עוברים מחזור ליטי לאחר מכן. הגנום הנגיפי משתכפל עם DNA חיידקי מחובר ואורז בתוך קפסידים חדשים ויוצר פאגים חדשים. פאגים חדשים משחררים את תא החיידק על ידי תמוגה. כאשר פאג חדש מדביק חיידק אחר, DNA חיידקי עובר אליו.
תהליך התמרה מיוחד
ניתן לסכם את השלבים של התמרה ייעודית באופן הבא.
- בקטריופאג מתון מדביק חיידק.
- DNA ויראלי משתלב בכרומוזום חיידקי והופך לשלב הנבואה
- DNA ויראלי נשאר בתוך חיידקים במשך כמה דורות
- עם אינדוקציה ספונטנית, DNA ויראלי מנתק את ה-DNA הכרומוזומלי החיידקי.
- שברים של DNA חיידקי מתנתקים מהכרומוזום החיידקי עם DNA ויראלי.
- DNA ויראלי משתכפל יחד עם גנים חיידקיים וארוז בתוך קפסידים חדשים ויוצר פאג'ים חדשים.
- תאי חיידק מתפזרים ומשחררים את הפאג'ים החדשים.
- פאגים חדשים מדביקים חיידקים חדשים.
- DNA חיידקי מתערבב עם חיידקים חדשים במהלך ההדבקה.
איור 02: התמרה מיוחדת המוצגת על ידי lambda phage
מה ההבדל בין התמרה כללית ל-Specialized Transduction?
התמרה כללית מול מתמחה |
|
| התמרה כללית נעשית על ידי בקטריופאג'ים ארסיים או ליטיים. | התמרה מיוחדת נעשית על ידי פאגים ממוזגים. |
| Lifecycle | |
| התמרה כללית עוברת מחזור ליטי | התמרה מתמחה עוברת מחזור ליזוגני. |
| ליזה של חיידקים | |
| תאי חיידק מתפזרים במהירות. | תאי חיידק אינם עוברים הסרה מהירה אלא שורדים במשך כמה דורות. |
| אריזה של חומר גנטי | |
| חלק מה-DNA החיידקי התורם מוקף בתוך קפסיד ויראלי בהמרה כללית | חלקים קטנים של DNA חיידקי נשארים מחוברים ל-DNA ויראלי במהלך הניתוק מהכרומוזום החיידקי ונארזים לתוך קפסידים חדשים. |
| שילוב של DNA ויראלי | |
| DNA ויראלי אינו משולב בכרומוזום החיידקי. | DNA חיידקי ווירלי משתלב. |
| הידרוליזה של DNA חיידקי | |
| DNA חיידקי עובר הידרוליזה לחתיכות על ידי הנגיף. | DNA חיידקי אינו עובר הידרוליזה. |
| Production of Prophage | |
| אין היווצרות נבואות במהלך התמרה כללית. | פרופגים נוצרים במהלך התמרה מיוחדת. |
סיכום – התמרה כללית לעומת תרגום מיוחד
טרנסדוקציה הוא תהליך של העברת DNA חיידקי מחיידק אחד למשנהו על ידי וירוס. זהו תהליך טבעי המתרחש דרך מחזורים ליטיים או ליזוגניים. פאגים ארסיים מראים התמרה כללית. פאגים ממוזגים מראים התמרה מיוחדת. במהלך התמרה כללית, הנגיף הורס את תא החיידק. בהתמרה מיוחדת, תאי חיידק אינם נהרסים במהירות אלא אם כן יש אינדוקציה. זהו ההבדל העיקרי בין התמרה כללית להתמרה מיוחדת. DNA ויראלי משתלב בכרומוזום החיידקי בהתמרה מיוחדת ואינטגרציה אינה מתרחשת בהתמרה כללית.
