[유전자 전달 메커니즘] 형질도입 (Transduction)

1. 형질도입이란?

출처: https://byjus.com/biology/bacterial-genetics/

 

박테리오파지가 한 세균의 유전물질을 다른 세균에게 전달하는 과정

 

2. 일반 vs 특수 형질도입(Generalized vs Specialized Transduction)

출처: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Transduction_illustration.pdf

 

2.1. 일반 형질도입 (Generalized Transduction)

일반 형질도입 (Generalized Transduction)은 파지가 세균을 감염한 후 세균 DNA가 분해되는 과정에서 발생한 오류로 인해 일부 세균 DNA가 파지 입자에 포장되고, 이것이 다른 세균으로 전달되는 현상을 말한다. 이 과정에서 세균의 거의 모든 유전자가 무작위적으로 전달될 수 있다.

 

이러한 형질도입은 항생제 내성, 독성 인자, 대사 경로 변화 등의 새로운 형질을 세균에 전달하는 역할을 할 수 있다.

 

메커니즘

1) 파지가 세균에 감염한다.

2) 파지의 용균성 생활사에서 세균 DNA가 분해되고 파지 DNA가 복제된다.

3) 파지 조립 과정에서 오류가 발생하여 세균 DNA 조각이 파지 캡시드에 포장된다.

4) 이러한 형질도입 파지(transducing phage)가 다른 세균을 감염한다.

5) 전달된 세균 DNA가 상동 재조합(homologous recombination)을 통해 수용 세균의 염색체에 통합되면 새로운 형질이 획득된다.

 

2.2. 특수 형질도입 (Specialized Transduction)

특수 형질도입(Specialized Transduction)은 용원성 파지(temperate phage)가 세균 염색체에 삽입된 후, prophage가 잘못 절단되어 인접한 세균 유전자를 함께 가지고 나오는 과정을 말한다. 이 경우 특정 위치에 인접한 유전자만 전달될 수 있다.

 

세균 염색체에 통합된 파지 DNA를 prophage라고 한다.

 

메커니즘

1) 용원성 파지가 세균을 감염한다.

 

2) 파지 DNA가 세균 염색체에 삽입되어 prophage 상태가 된다.

3) 유도(induction)가 일어나 용균성 생활사로 전환될 때 prophage가 염색체에서 절단된다.

4) 이때 절단 과정에서 오류가 발생하면 인접한 세균 유전자까지 함께 절단된다.

5) 이러한 DNA가 파지 입자에 포장되어 다른 세균으로 전달된다.

 

구분	일반 형질도입	특수 형질도입
전달 유전자	세균 DNA 아무 위치	prophage 근처 특정 유전자
발생 과정	파지 조립 오류	prophage 절단 오류
파지 유형	주로 용균성 파지	용원성 파지

 

 

이 내용은 어찌보면 전자는 바이러스가 실수, 후자는 세포가 실수하는 것으로 볼 수 있겠다.