Trasduzione e trasposizione

La trasduzione

La trasduzione è il trasferimento di DNA batterico da una cellula all'altra per mezzo dei batteriofagi, ovvero dei virus che infettano specificatamente i batteri. I batteriofagi infettano i batteri e usano l'apparato di replicazione cellulare per potersi moltiplicare. Durante i processi di assemblaggio di nuove particelle virali, alcuni segmenti di DNA genomico che provengono dalla cellula infettata vengono impacchettati per errore nel capside virale. Questo errore produce delle particelle trasducenti che sono i fagi che contengono DNA batterico invece che DNA virale.

Le particelle trasducenti sono di solito difettive perché non contengono tutti i geni fagici necessari per replicarsi e formare nuove particelle virali infettive, però possono andare a infettare le cellule riceventi, adsorbirsi le cellule riceventi e iniettare il DNA contenuto nel capside. Se questo DNA presenta delle regioni di omologia con il genoma della cellula va incontro alla ricombinazione omologa e un segmento del genoma ricevente viene sostituito da un segmento del genoma donatore. Si forma un trasduttante, una cellula batterica contenente DNA ottenuto per trasduzione.

La trasduzione è uno strumento efficace per trasferire marcatori genetici tra ceppi diversi. Viene usata anche nell'ambito della ricerca. Non tutti i batteriofagi possono effettuare una trasduzione in modo efficiente. I batteriofagi hanno di solito una specificità d’ospite molto ristretta.

Trasduzione generalizzata

È tipica del fago che ha il ciclo litico. Il fago va a infettare la cellula, il DNA del fago si replica, il DNA dell'ospite viene degradato, si ha l'impacchettamento del DNA nelle teste fagiche, ma per errore una delle teste fagiche ingloba un frammento di DNA batterico anziché DNA virale. La cellula si lisa e quindi finisce il ciclo litico rilasciando all'esterno le particelle fagiche. Una delle particelle fagiche è una particella trasducente perché ospita DNA batterico anziché DNA virale. Questa va a infettare una cellula batterica e trasferisce materiale genetico proveniente da un batterio donatore a un batterio ricevente. Avviene la trasduzione.

Può avvenire la ricombinazione con il DNA dell'ospite e si ottiene quindi una cellula trasducente. La trasduzione si dice generalizzata se un qualunque frammento di DNA viene inglobato in una particella fagica. È importante che ci sia una regione di omologia perché avvenga la ricombinazione (incorporazione del DNA donatore nel cromosoma ospite). Nella trasduzione generalizzata i geni del donatore che non subiscono un processo di ricombinazione omologa con il cromosoma batterico della cellula ricevente sono persi e vengono degradati in quanto non possono replicarsi autonomamente.

I batteriofagi sono due: il fago che effettua solo il ciclo litico e il fago λ. Il fago λ ha un ciclo litico e un ciclo lisogeno. È un fago che si può integrare all'interno del DNA batterico. Nel ciclo lisogeno il cromosoma fagico rimane silente all'interno del batterio. Un fattore o un cambiamento ambientale induce l'escissione del fago dal cromosoma.

Trasduzione specializzata

I protagonisti sono i fagi λ. Il fago λ si va a inserire all'interno del cromosoma batterico. Un segnale esterno provoca l'induzione che porta alla circolarizzazione del fago e al suo distacco.