Transformatie (genetica)
In de moleculaire biologie is transformatie de genetische verandering van een cel door de directe opname en expressie van DNA uit zijn omgeving.
Transformatie komt van nature voor bij sommige soorten bacteriën, en kan ook kunstmatig worden uitgevoerd. Bacteriën die op natuurlijke of kunstmatige wijze kunnen worden getransformeerd, worden competent genoemd.
Transformatie is een van de drie processen waarmee genetisch materiaal van buitenaf in bacteriële cellen kan worden gebracht. De andere twee zijn conjugatie (overdracht van genetisch materiaal tussen twee bacteriecellen die rechtstreeks met elkaar in contact komen), en transductie (injectie van vreemd DNA door een bacteriofaag in de gastheer).
Transformatie kan ook worden gebruikt om de insertie van nieuw genetisch materiaal in niet-bacteriële cellen, zoals dier- en plantencellen, aan te duiden. Het inbrengen van vreemd DNA in eukaryote cellen wordt gewoonlijk "transfectie" genoemd.
Geschiedenis
Transformatie werd voor het eerst aangetoond in 1928 door de Britse bacterioloog FrederickGriffith. Griffith ontdekte dat een onschadelijke stam van Streptococcus pneumoniae virulent kon worden gemaakt na te zijn blootgesteld aan door hitte gedode virulente stammen.
Griffith dacht dat een "transformerend principe" van de door verhitting gedode stam verantwoordelijk was voor het virulent maken van de onschadelijke stam. In 1944 werd vastgesteld dat dit omvormingsprincipe genetisch was door Oswald Avery, Colin MacLeod, en Maclyn McCarty. Zij isoleerden DNA van een virulente stam van S. pneumoniae en met behulp van alleen dit DNA waren zij in staat een onschadelijke stam virulent te maken. Zij noemden deze opname en incorporatie van DNA door bacteriën 'transformatie'. Zie experimentAvery-MacLeod-McCarty.
De resultaten van deze experimenten werden aanvankelijk sceptisch onthaald door de wetenschappelijke gemeenschap. Pas na de ontdekking van andere methoden van genetische overdracht (conjugatie in 1947 en transductie in 1953) door Joshua Lederberg werden de experimenten van Avery aanvaard. Transformatie werd pas een routineprocedure in laboratoria in 1972, toen Cohen met succes Escherichia coli transformeerde door de bacteriën te behandelen met calciumchloride. Dit creëerde een efficiënte en gemakkelijke procedure voor het transformeren van bacteriën en opende de weg voor biotechnologie en onderzoek.
Ook de transformatie van dierlijke en plantaardige cellen werd onderzocht; in 1982 werd de eerste transgene muis gecreëerd door injectie van een gen voor een groeihormoon van ratten in een muizenembryo.
In 1907 werd een bacterie ontdekt die plantentumoren veroorzaakte, Agrobacterium tumefaciens, en in het begin van de jaren zeventig werd ontdekt dat de tumor veroorzakende stof een DNA-plasmide was die het Ti-plasmide werd genoemd. Door de genen in de plasmide die de tumor veroorzaakten te verwijderen en nieuwe genen toe te voegen, konden onderzoekers planten met A. tumefaciens infecteren en de bacterie het door haar gekozen DNA in het genoom van de plant laten inbrengen.
Niet alle plantencellen zijn vatbaar voor infectie door A. tumefaciens, zodat andere methoden werden ontwikkeld, waaronder elektroporatie en micro-injectie. Deeltjesbombardement werd mogelijk met de uitvinding van het Biolistic Particle Delivery System (genenkanon) door John Sanford in 1990.
Vragen en antwoorden
V: Wat is transformatie in de moleculaire biologie?
A: Transformatie is het proces van genetische verandering van een cel door de directe opname en expressie van DNA uit de omgeving.
V: In welke bacteriesoorten komt transformatie van nature voor?
A: Transformatie komt van nature voor bij sommige soorten bacteriën.
V: Wat is de term die gebruikt wordt voor bacteriën die in staat zijn getransformeerd te worden?
A: Bacteriën die in staat zijn om getransformeerd te worden, worden competent genoemd.
V: Wat zijn de andere twee processen waarmee genetisch materiaal van buitenaf in bacteriële cellen gebracht kan worden, naast transformatie?
A: De andere twee processen waarmee genetisch materiaal van buitenaf in bacteriële cellen gebracht kan worden, zijn conjugatie en transductie.
V: Kan transformatie kunstmatig gedaan worden?
A: Ja, transformatie kan ook kunstmatig gedaan worden.
V: Wat is de definitie van transfectie?
A: Transfectie is het proces van de introductie van nieuw genetisch materiaal in niet-bacteriële cellen, zoals dierlijke en plantencellen.
V: Waarin verschilt transductie van transformatie?
A: Transductie omvat de injectie van vreemd DNA door een bacteriofaag in de gastheer, terwijl transformatie de directe opname en expressie van DNA uit de omgeving omvat.
