Transformasyon (Gen Aktarımı) Nedir?
Transformasyon ya da diğer bilinen adı ile Gen Aktarımı nedir? Bu makalemde bu soruya cevap vermeye çalışacağım. Öncelikli olarak kelimenin kökenine de değinmek istiyorum.
- Transformasyon eş anlamlı kelime : Dönüşüm
- Kelimenin kökeni : Fransızca kökenli bir kelimedir.
- Bilinen diğer terimler : Gen Aktarımı olarak ta bilinmektedir.
Transformasyon (Gen Aktarımı) Nedir? (Kısa Açıklama)
Moleküler biyolojide alanında transformasyon, bir hücrenin içine yabancı bir genin girmesine denir. Bu DNA’nın genomunun parçası haline gelmesi ve DNA’daki genlerin ifade olması sonucu gerçekleşir. Ayrıca o hücrenin değişime uğramasıdır. İşte bu duruma transformasyon yani gen aktarımı denilmektedir.
Belli tip transformasyonlar için daha özel terimler kullanılır, mesela; DNA’nın hücre içine girmesi bir virüs aracılığıyla olursa buna transdüksiyon denir. Eğer DNA bakteri hücrelerinin birbiriyle teması sonucu birinden öbürüne aktarılmışsa buna konjugasyon denir. Ayrıca doku kültüründeki hücrelerin transformasyonu transfeksiyon denir..
Transformasyon (Gen Aktarımı) Nedir?
Moleküler biyolojide transformasyon, bir hücrenin içine yabancı bir DNA’nın girmesi, bu DNA’nın genomunun parçası haline gelmesi ve DNA’daki genlerin ifade olması sonucu, o hücrenin değişime uğramasıdır. Belli tip transformasyonlar için daha özel terimler kullanılır: DNA’nın hücre içine girmesi bir virüs aracılığıyla olursa buna transdüksiyon denir; DNA bakteri hücrelerinin birbiriyle teması sonucu birinden öbürüne aktarılmışsa buna konjugasyon denir; doku kültüründeki hücrelerin transformasyonuna transfeksiyon denir.
Sıfat hali olarak, “yani transformasyona uğramış” anlamında, ‘transforme‘ kullanılır. Benzer yöntemlerle hücre içine DNA da sokulabilir ve hücrenin özelliklerini geçici olarak değiştirebilir ama bunun sonucunda hücrede kalıtsal bir değişiklik meydana gelmediği için bu gerçek transformasyon değildir.
Transformasyon (Gen Aktarımı) Tarihçe
Transformasyon ilk defa 1928’de, bakteriyel pnömoniye karşı bir aşı bulmaya çalışan bir İngiliz bakteriyolog, Frederick Griffith tarafından keşfedilmiştir. Griffith Streptococcus pneumoniae ‘nın virülan ısıtılarak öldürülmesinin ardından bunun aynı bakterinin virülan olmayan bir suş ile karıştırılması halinde, zararsız bakterinin virülan hale dönüştüğünü gösterdi. 1944’te bu dönüştürücü faktörün DNA olduğu Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty tarafından gösterildi. Bu araştırmacılar DNA’nın bakterilerin içine alınması onunla bütünleşmesine “trasnformasyon” adını verdiler.
Transformasyon (Gen Aktarımı) Mekanizmalar & Bakteriler
Bakterilerde transformasyon, çıplak (yani hücre veya proteinlerle beraber olmayan) DNA’nın alınması sonucu meydana gelen istikrarlı kalıtsal değişiklik olarak ifade edilebilir. Bakterinin ortamdan yabancı DNA’yı içine alabilme özelliğine yetkinlik (İng. competence) adı verilir. Yetkinliğin iki tipini ayırt etmek gerekir: doğal ve yapay.
Transformasyon (Gen Aktarımı) Doğal Yetkinlik
Bazı bakteriler (tüm bakteri türlerinin %1’i) laboratuvar şartlarında DNA’yı içlerine alma yeteneğine sahiptir; doğal ortamlarında çok daha fazlası bu yeteneğe sahip olabilir. Bu türler, DNA’nın hücre zar(lar)ı içinden içeri taşınmasını sağlayan mekanizmalar için gereken genlere sahiptir.
Transformasyon (Gen Aktarımı) Yapay Yeterlilik
Yapay yeterlik hücrenin genleri tarafında kodlanmaz. Laboratuvar işlemleri ile, doğada normalde rastlanmayan şartlar altında, hücre zarı DNA’ya geçirimli olması sağlanır. Large-volume transformation with high-throughput efficiency chemically competent cells. Focus 20:2 (1998). Hücrelerin Ca2+ gibi iki değerlikli (bivalent) katyonlar varlığında hücreleri soğutmak, hücre zarının plazmid DNA‘sı için geçirgen olmasını sağlar. Hücreler buz üstünde bekletilip sonra kısa bir süre için ısı şokuna (örneğin 30†“120 saniye boyunca s42 °C’de) tabi tutulması DNA’nın hücrenin içine girmesine neden olur.
Bu yöntem dairesel plazmid DNA’ları için çok etkili çalışır. Bu yöntem, kromozomal DNA parçası gibi doğrusal moleküller için iyi çalışmaz, muhtemelen hücredeki eksonükleaz enzimlerinin doğrusal DNA’yı çabucak sindirdiklerinden dolayı. Ancak, doğal yetkin hücreler plazmidlere kıyasla doğrusal DNA molekülleriyle daha verimli olarak transforme olurlar. Elektroporasyon bakterilerde (ve diğer hücre tiplerinde) delik açmanın bir diğer yoludur, burda hücreler kısa süreli bir elektrik alanı (10-20kV/cm) içinde şok edilirler. Plazmit DNA’sı bu deliklerden hücre içine girer.Transformation efficiency of E. coli electroporated with large plasmid DNA. Focus 20:3 (1998). Doğal membran tamir mekanizmaları şokun ardından bu delikleri kısa sürede onarırlar.
Transformasyon (Gen Aktarımı) Plasmid Transformasyonu
Hücrenin içinde varlığını sürdürebilmek için bir plazmit DNA ‘sında bir ikilenme merkezi bulunması gerekir, bunun sayesinde plazmit, kromozomdan bağımsız olarak ikilenir. Laboratuvarda transformasyon işlemi sonucunda genelde çok sayıda transforme olmamış hücre arasında az sayıda transforme olmuş hücre bulunduğundan, plazmidi edinmiş hücrelerin tanınması için bir yöntem gerekir. Transformasyon deneylerinde kullanılan plazmitlerde genelde bir antibiyotik direç geni bulunur, plazmidi barındırmayan bakteriler ise bu plazmide duyarlıdır. Dolayısıyla, bu antibiyotikten bulunan bir ortamda büyüyebilen hücreler bu plazmid ile transformasyona uğramış oldukları anlaşılır.