Введение
Трансдукция – это процесс, посредством которого чужеродная ДНК вводится в клетку вирусом или вирусным вектором. Примером является перенос ДНК вирусом от одной бактерии к другой, что является примером горизонтального переноса генов. Трансдукция не требует физического контакта между клеткой-донором ДНК и клеткой-реципиентом ДНК (в отличие от конъюгации) и устойчива к действию DNase (в то время как трансформация чувствительна к DNase). Трансдукция является распространенным инструментом, используемым молекулярными биологами для стабильного введения чужеродного гена в геном клетки-хозяина (как бактериальных, так и клеток млекопитающих).
Transduction is the process by which foreign DNA is introduced into a cell by a virus or viral vector. An example is the viral transfer of DNA from one bacterium to another and hence an example of horizontal gene transfer. Transduction does not require physical contact between the cell donating the DNA and the cell receiving the DNA (which occurs in conjugation), and it is DNase resistant (transformation is susceptible to DNase). Transduction is a common tool used by molecular biologists to stably introduce a foreign gene into a host cell's genome (both bacterial and mammalian cells).
Открытие (бактериальная трансдукция)
Трансдукция была открыта в бактерии Salmonella Нортоном Зиндером и Джошуа Ледербергом в Университете Висконсина–Мэдисон в 1952 году.
Трансдукция клеток млекопитающих с помощью вирусных векторов
Трансдукция с использованием вирусных векторов может быть использована для вставки или модификации генов в клетках млекопитающих. Она часто применяется в качестве инструмента в фундаментальных исследованиях и активно изучается как потенциальный метод генной терапии.
Процесс
В этих случаях конструируется плазмида, в которой гены, предназначенные для переноса, фланкированы вирусными последовательностями, используемыми вирусными белками для распознавания и упаковки вирусного генома в вирусные частицы. Эта плазмида вводится (обычно путем трансфекции) в клетку-продуцент вместе с другими плазмидами (ДНК-конструкциями), несущими вирусные гены, необходимые для формирования инфекционных вирионов. В этих клетках-продуцентах вирусные белки, экспрессируемые этими упаковочными конструкциями, связываются с последовательностями на ДНК/РНК (в зависимости от типа вирусного вектора), которые подлежат переносу, и внедряют их в вирусные частицы. В целях безопасности ни один из используемых плазмид не содержит всех последовательностей, необходимых для формирования вируса, поэтому для получения инфекционных вирионов требуется совместная трансфекция нескольких плазмид. Более того, только плазмида, несущая последовательности для переноса, содержит сигналы, позволяющие упаковать генетический материал в вирионы, так что ни один из генов, кодирующих вирусные белки, не упаковывается. Вирусы, собранные из этих клеток, затем используются для модификации клеток-мишеней. Начальные этапы этих инфекций имитируют заражение природными вирусами и приводят к экспрессии перенесенных генов и (в случае лентивирусных/ретровирусных векторов) интеграции переносимой ДНК в клеточный геном. Однако, поскольку перенесенный генетический материал не кодирует вирусные гены, эти инфекции не приводят к образованию новых вирусов (вирусы "репликационно дефектны"). Для повышения эффективности трансдукции используются некоторые усилители, такие как полибрен, сульфат протамина, ретронектин и DEAE-декстран.
Медицинские применения
Генная терапия: Исправление генетических заболеваний путем непосредственной модификации генетической ошибки.