Differenza tra trasduzione generalizzata e specializzata

Differenza chiave - Trasduzione generalizzata o specializzata
 

La trasduzione è un meccanismo che trasferisce il DNA da un batterio ad un altro batterio mediante un batteriofago. Il batteriofago è un virus che infetta e si replica all'interno di un batterio. È in grado di attaccarsi alla parete cellulare batterica e di iniettare il suo DNA nel batterio. All'interno del batterio, il DNA virale si replica e crea componenti ed enzimi necessari per creare nuovi numerosi batteriofagi. Durante questo processo, il DNA batterico degrada in pezzi e si integra con il genoma virale o, il DNA virale si integra direttamente con il DNA batterico. I nuovi batteriofagi portano il DNA batterico al loro interno. Quando questi batteriofagi infettano un altro batterio, avviene la miscelazione del DNA batterico. La trasduzione può avvenire sia con il ciclo litico che con il ciclo lisogenico in base al tipo di batteriofago. Quindi, ci sono due tipi di trasduzione: trasduzione generalizzata e trasduzione specializzata. La differenza fondamentale tra la trasduzione generalizzata e specializzata è quella la trasduzione generalizzata viene effettuata da batteriofagi virulenti in cui la cellula batterica viene lisata quando vengono rilasciati nuovi batteriofagi mentre la trasduzione specializzata viene eseguita da batteriofagi temperati in cui la cellula batterica non viene lisata e il DNA virale si integra con il DNA batterico e sopravvive in fase di prophage all'interno dei batteri per diverse generazioni.

CONTENUTO
1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è la trasduzione generalizzata
3. Cos'è la trasduzione specializzata
4. Confronto affiancato - Trasduzione generalizzata o specializzata
5. Sommario

Cos'è la trasduzione generalizzata?

Esistono due tipi di batteriofagi: virulenti e temperati. Il batteriofago virulento è in grado di uccidere il batterio ospite. Subiscono sempre un ciclo litico che causa la morte dei batteri ospiti. L'infezione di un batterio da un batteriofago virulento e il trasferimento del DNA batterico in un altro batterio durante la seconda infezione è noto come trasduzione generalizzata. Quindi, la trasduzione generalizzata può essere definita come il trasferimento di DNA batterico da un batterio ad un altro batterio da un batteriofago virulento durante il ciclo litico del batteriofago. Il trasferimento del DNA batterico avviene a causa di errori nel confezionamento del materiale genetico nei nuovi fagi. La confezione del DNA virale appena replicato nei nuovi fagi mostra bassa fedeltà. Quindi, durante il confezionamento del materiale genetico, piccoli frammenti di DNA batterico o DNA batterico ricombinato con DNA virale possono essere inseriti erroneamente nei fagi. Se il DNA batterico viene inserito per caso nel capside virale, la seconda infezione introduce questo DNA in un altro batterio. Quindi, la trasduzione completa tra due batteri con successo.

Dopo l'infezione, i fagi virulenti sono in grado di controllare il meccanismo delle cellule batteriche per replicare il proprio DNA. Il virus diventa anche in grado di degradare il cromosoma batterico in piccoli pezzi e provoca un'improvvisa interruzione della parete cellulare batterica per il rilascio dei fagi riuniti causando la morte cellulare.

Processo di trasduzione generalizzato

La trasduzione generalizzata è un processo rapido in cui i batteri muoiono entro un breve periodo di tempo. Il batteriofago è in grado di distruggere il DNA batterico, distruggendo la cellula batterica. I passaggi di trasduzione generalizzata possono essere riassunti come segue.

1. Un batteriofago virulento (litico) infetta un batterio.
2. Il genoma fagico entra nella cellula batterica.
3. Il virus governa i meccanismi metabolici batterici per creare il proprio DNA e altri componenti ed enzimi necessari.
4. Il DNA batterico si idrolizza in piccoli pezzi.
5. Confezioni di materiale genetico all'interno dei nuovi fagi. Occasionalmente i frammenti di DNA batterico si accumulano nei nuovi capidi fagici
6. Le cellule batteriche si lisano e rilasciano i nuovi fagi.
7. Quando il fago trasdotto infetta un altro batterio, il precedente DNA batterico incorpora in un nuovo.

Figura 01: processo di trasduzione generalizzato

Cos'è la trasduzione specializzata?

I batteriofagi temperati mostrano cicli di vita lisogenici. Sono coinvolti con processi di trasduzione specializzati in cui un frammento di DNA batterico viene trasferito da un batterio a un altro batterio a causa di un errore. Quindi, la trasduzione specializzata può essere definita come il trasferimento del DNA batterico del donatore ad un altro batterio dai batteriofagi temperati. Quando i fagi temperati infettano i batteri, sono in grado di integrare il DNA virale nel cromosoma batterico e rimangono nella fase di prophage per diverse generazioni batteriche senza rilasciarlo dal genoma batterico. Durante la replicazione del genoma batterico, il DNA virale è soggetto a replicazione ed entra in nuove cellule batteriche e sopravvive. Tuttavia, quando i profagi sono indotti da determinati fattori, il DNA virale si stacca dal cromosoma batterico. A volte durante questo distacco, frammenti di cromosomi batterici si staccano e rimangono attaccati al DNA del profago. A causa dell'induzione, i fagi subiscono successivamente il ciclo litico. Il genoma virale si replica con il DNA batterico attaccato e si impacchetta all'interno di nuovi capsidi e produce nuovi fagi. I nuovi fagi rilasciano la cellula batterica mediante lisi. Quando un nuovo fago infetta un altro batterio, il DNA batterico si trasferisce su di esso.

Processo di trasduzione specializzato

Le fasi della trasduzione specializzata possono essere riassunte come segue.

1. Un batteriofago temperato infetta un batterio.
2. Il DNA virale si integra nel cromosoma batterico e diventa lo stadio del profago
3. Il DNA virale rimane nei batteri per diverse generazioni
4. Dopo un'induzione spontanea, il DNA virale stacca il DNA cromosomico batterico.
5. Frammenti di DNA batterico si staccano dal cromosoma batterico con DNA virale.
6. Il DNA virale si replica insieme ai geni batterici e si accumula all'interno di nuovi capidi e produce nuovi fagi.
7. Le cellule batteriche si lisano e rilasciano i nuovi fagi.
8. I nuovi fagi infettano nuovi batteri.
9. Il DNA batterico si mescola con nuovi batteri durante l'infezione.

   

   Figura 02: trasduzione specializzata mostrata dal fago lambda

Qual è la differenza tra la trasduzione generalizzata e specializzata?

Generalizzata vs Trasduzione specializzata
La trasduzione generalizzata viene effettuata con batteriofagi virulenti o litici.	La trasduzione specializzata viene eseguita dai fagi temperati.
Ciclo vitale
La trasduzione generalizzata subisce il ciclo litico	La trasduzione specializzata subisce un ciclo lisogenico.
Lisi di batteri
Le cellule batteriche si lisano rapidamente.	Le cellule batteriche non vengono lisate rapidamente ma sopravvivono per diverse generazioni.
Imballaggio di materiale genetico
Una porzione del DNA batterico del donatore è racchiusa nel capside virale nella trasduzione generalizzata	Piccole parti di DNA batterico rimangono attaccate al DNA virale durante il distacco dal cromosoma batterico e sono confezionate in nuovi capezzoli.
Integrazione del DNA virale
Il DNA virale non è integrato nel cromosoma batterico.	DNA batterico e virale si integra.
Idrolisi del DNA batterico
Il DNA batterico idrolizza in pezzi dal virus.	Il DNA batterico non viene idrolizzato.
Produzione di Prophage
Non c'è formazione di propagazione durante la trasduzione generalizzata.	I profagi si formano durante la trasduzione specializzata.

Riassunto - Trasduzione generalizzata o specializzata

La trasduzione è il processo di trasferimento del DNA batterico da un batterio a un altro da parte di un virus. È un processo naturale che avviene attraverso cicli litici o lisogenici. I fagi virulenti mostrano una trasduzione generalizzata. I fagi temperati mostrano la trasduzione specializzata. Durante la trasduzione generalizzata, il virus distrugge la cellula batterica. Nella trasduzione specializzata, le cellule batteriche non vengono rapidamente distrutte a meno che non ci sia un'induzione. Questa è la principale differenza tra la trasduzione generalizzata e specializzata. Il DNA virale si integra nel cromosoma batterico nella trasduzione specializzata e l'integrazione non si verifica nella trasduzione generalizzata.

Riferimento:
1. Senza limiti. "Trasduzione batterica - Libro aperto senza limiti." Senza limiti. Sconfinato, 08 agosto 2016. Web. 26 aprile 2017
2. "Trasduzione - Trasduzione generalizzata." Cromosoma, genetica, virale e Dna - Articoli JRank. N., n. Web. 26 aprile 2017
"Trasduzione (procarioti)." Nature News. Nature Publishing Group, n. Web. 26 aprile 2017

Cortesia dell'immagine:
1. "Ciclo litico" di xxoverflowed (CC BY 2.0) attraverso Flickr
2. "Lambda Phage" di Tinastella - Opera propria (dominio pubblico) via Commons Wikimedia