التحول الجيني

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
في هذه الصورة، ينتقل جين من خلية بكتيرية إلى خلية بكتيرية أخرى. تُسمى هذه العملية، التي تكتسب فيها الخلية البكتيرية الثانية مادة وراثية جديدة، بالتحول.

في علم الأحياء الجزيئي وعلم الوراثة ، يُعرف التحول بأنه تغيير جيني في الخلية البكتيرية ناتج عن امتصاص ودمج مادة وراثية خارجية من بيئتها المحيطة عبر غشاء الخلية . ولكي يحدث التحول، يجب أن تكون البكتيريا المستقبلة في حالة كفاءة ، وهو ما قد يحدث في الطبيعة كاستجابة مؤقتة لظروف بيئية مثل الجوع وكثافة الخلايا، ويمكن أيضًا تحفيزه في المختبر. [ 1 ]

التحول هو إحدى العمليات الثلاث التي تؤدي إلى النقل الأفقي للجينات ، حيث تنتقل المادة الوراثية الخارجية من بكتيريا إلى أخرى، والعمليتان الأخريان هما الاقتران (نقل المادة الوراثية بين خليتين بكتيريتين متصلتين مباشرة) والنقل الفيروسي (حقن الحمض النووي الغريب بواسطة فيروس عاثية بكتيرية في البكتيريا المضيفة). [ 1 ] في التحول، تمر المادة الوراثية عبر الوسط المحيط، ويعتمد امتصاصها كليًا على البكتيريا المستقبلة. [ 1 ]

اعتبارًا من عام 2014، كان من المعروف أن حوالي 80 نوعًا من البكتيريا قادرة على التحول، موزعة بالتساوي تقريبًا بين البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ؛ وقد يكون هذا العدد مبالغًا فيه نظرًا لأن العديد من التقارير مدعومة بأوراق بحثية منفردة. [ 1 ]

قد يُستخدم مصطلح "التحول" أيضًا لوصف إدخال مادة وراثية جديدة في خلايا غير بكتيرية، بما في ذلك الخلايا الحيوانية والنباتية؛ ومع ذلك، ولأن مصطلح " التحول " له معنى خاص فيما يتعلق بالخلايا الحيوانية، حيث يشير إلى تطور الحالة إلى حالة سرطانية، فإن العملية تسمى عادةً " العدوى الجينية ". [ 2 ]

تاريخ

أُثبت التحول في البكتيريا لأول مرة عام 1928 على يد عالم البكتيريا البريطاني فريدريك غريفيث . [ 3 ] كان غريفيث مهتمًا بتحديد ما إذا كان من الممكن استخدام حقن البكتيريا المقتولة بالحرارة لتطعيم الفئران ضد الالتهاب الرئوي. إلا أنه اكتشف أن سلالة غير ضارية من المكورات الرئوية (Streptococcus pneumoniae) يمكن أن تصبح ضارية بعد تعريضها لسلالات ضارية مقتولة بالحرارة. افترض غريفيث أن " مبدأً مُحوِّلًا " ما من السلالة المقتولة بالحرارة هو المسؤول عن جعل السلالة غير الضارة ضارية. في عام 1944، تم تحديد هذا "المبدأ المُحوِّل" على أنه وراثي من قبل أوزوالد أفيري ، وكولين ماكلويد ، وماكلين مكارتي . قاموا بعزل الحمض النووي (DNA) من سلالة ضارية من المكورات الرئوية، وباستخدام هذا الحمض النووي فقط تمكنوا من جعل سلالة غير ضارة ضارية. أطلقوا على عملية امتصاص البكتيريا للحمض النووي ودمجه اسم "التحول" (انظر تجربة أفيري-ماكلويد-مكارتي ) [ 4 ]. في البداية، قوبلت نتائج تجارب أفيري وآخرون بتشكيك من قبل المجتمع العلمي، ولم تُقبل تجارب أفيري إلا بعد تطوير المؤشرات الجينية واكتشاف طرق أخرى لنقل الجينات ( الاقتران عام 1947 والنقل الفيروسي عام 1953) على يد جوشوا ليدربيرغ . [ 5 ]

كان يُعتقد في الأصل أن بكتيريا الإشريكية القولونية ، وهي كائن حي شائع الاستخدام في المختبرات، مقاومة للتحول الجيني. إلا أنه في عام 1970، أظهر مورتون ماندل وأكيكو هيغا أنه يمكن تحفيز الإشريكية القولونية على امتصاص الحمض النووي من العاثية λ دون استخدام عاثية مساعدة بعد معالجتها بمحلول كلوريد الكالسيوم. [ 6 ] وبعد ذلك بعامين، في عام 1972، أظهر ستانلي نورمان كوهين وآني تشانغ وليسل هسو أن كلوريد الكالسيوميُعد العلاج الثاني فعالاً أيضاً في تحويل الحمض النووي البلازميدي. [ 7 ] وقد طُوِّرت طريقة التحويل التي ابتكرها ماندل وهيغا لاحقاً على يددوغلاس هاناهان. [ 8 ] وقد أدى اكتشاف الكفاءة المُستحثة اصطناعياً فيبكتيريا الإشريكية القولونيةإلى ابتكار إجراء فعال ومريح لتحويل البكتيريا، مما يسمح باستخدامطرقاستنساخ جزيئيالتقنية الحيويةوالبحثالعلمي، وهو الآن إجراء مختبري يُستخدم بشكل روتيني.

طُوِّرت تقنية التحويل باستخدام التثقيب الكهربائي في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، مما زاد من كفاءة التحويل في المختبر وعدد السلالات البكتيرية التي يمكن تحويلها. [ 9 ] كما دُرست عملية تحويل الخلايا الحيوانية والنباتية، حيث تم إنتاج أول فأر معدل وراثيًا عن طريق حقن جين هرمون نمو الفئران في جنين فأر عام 1982. [ 10 ] في عام 1897، اكتُشفت بكتيريا تُسبب أورامًا نباتية، وهي بكتيريا Agrobacterium tumefaciens ، وفي أوائل سبعينيات القرن العشرين، وُجد أن العامل المُسبب للأورام هو بلازميد DNA يُسمى بلازميد Ti . [ 11 ] من خلال إزالة الجينات المُسببة للورم من البلازميد وإضافة جينات جديدة، تمكن الباحثون من إصابة النباتات ببكتيريا A. tumefaciens والسماح للبكتيريا بإدخال الحمض النووي المُختار في جينومات النباتات. [ 12 ] لا تُصاب جميع الخلايا النباتية ببكتيريا Agrobacterium tumefaciens ، لذا طُوّرت طرق أخرى، منها التثقيب الكهربائي والحقن المجهري . [ 13 ] أصبح قصف الجسيمات ممكنًا بفضل اختراع نظام توصيل الجسيمات البيولوجية (مسدس الجينات) على يد جون سانفورد في ثمانينيات القرن العشرين. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

التعريفات

التحول هو أحد أشكال النقل الجيني الأفقي الثلاثة التي تحدث في الطبيعة بين البكتيريا، حيث ينتقل الحمض النووي (DNA) المشفر لصفة معينة من بكتيريا إلى أخرى، ويُدمج في جينوم البكتيريا المستقبلة عن طريق إعادة التركيب المتماثل . أما الشكلان الآخران فهما النقل الفيروسي ، الذي يتم بواسطة عاثية بكتيرية ، والاقتران ، حيث ينتقل الجين من خلال التلامس المباشر بين البكتيريا. [ 1 ] في التحول، تمر المادة الوراثية عبر الوسط الوسيط، ويعتمد امتصاصها كليًا على البكتيريا المستقبلة. [ 1 ]

تشير الكفاءة إلى حالة مؤقتة من القدرة على امتصاص الحمض النووي الخارجي من البيئة؛ ويمكن تحفيزها في المختبر. [ 1 ]

يبدو أنها عملية قديمة موروثة من سلف بدائي النواة مشترك، وهي تكيف مفيد لتعزيز إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب، لا سيما التلف الناتج في ظل ظروف قاسية. ويبدو أن التحول الجيني الطبيعي هو تكيف لإصلاح تلف الحمض النووي، كما أنه يُولّد تنوعًا جينيًا . [ 1 ] [ 17 ]

دُرست عملية التحول في أنواع البكتيريا سالبة الغرام ذات الأهمية الطبية ، مثل الملوية البوابية ، والليجيونيلا الرئوية ، والنيسرية السحائية ، والنيسرية البنية ، والمستدمية النزلية ، وضمات الكوليرا . [ 18 ] كما دُرست أيضًا في أنواع سالبة الغرام الموجودة في التربة، مثل الزائفة الستوتزرية ، والأسينيتوباكتر البايلي ، ومسببات الأمراض النباتية سالبة الغرام، مثل رالستونيا سولاناسيروم، وزيليلا فاستيديوزا . [ 18 ] ودُرست عملية التحول بين البكتيريا موجبة الغرام في أنواع ذات أهمية طبية، مثل المكورات الرئوية ، والمكورات الطافرة ، والمكورات العنقودية الذهبية ، والمكورات الدموية، وفي بكتيريا التربة موجبة الغرام، العصوية الرقيقة . [ 17 ] كما تم الإبلاغ عن ذلك في ما لا يقل عن 30 نوعًا من بكتيريا الزائفة (Pseudomonadota) موزعة على عدة فئات مختلفة. [ 19 ] تُعد بكتيريا النيسرية البنية (Neisseria gonorrhoeae) والمستدمية النزلية (Haemophilus influenzae ) والملوية البوابية (Helicobacter pylori ) من أكثر أنواع الزائفة دراسةً فيما يتعلق بالتحول . [ 17 ]

قد يُستخدم مصطلح "التحول" أيضًا لوصف إدخال مادة وراثية جديدة في خلايا غير بكتيرية، بما في ذلك الخلايا الحيوانية والنباتية؛ ومع ذلك، ولأن مصطلح " التحول " له معنى خاص فيما يتعلق بالخلايا الحيوانية، حيث يشير إلى تطور الحالة إلى حالة سرطانية، فإن العملية تسمى عادةً " العدوى الجينية ". [ 2 ]

الكفاءة الطبيعية والتحول

تحمل البكتيريا ذات الكفاءة الطبيعية مجموعات من الجينات التي توفر الآلية البروتينية اللازمة لنقل الحمض النووي عبر غشاء الخلية (أو الأغشية الخلوية). قد يتطلب نقل الحمض النووي الخارجي إلى داخل الخلايا بروتينات تشارك في تجميع الزوائد من النوع الرابع ونظام الإفراز من النوع الثاني ، بالإضافة إلى مركب ناقل الحمض النووي في الغشاء السيتوبلازمي. [ 20 ]

نظراً لاختلاف بنية الغلاف الخلوي بين البكتيريا موجبة الغرام وسالبة الغرام، توجد بعض الاختلافات في آليات امتصاص الحمض النووي في هذه الخلايا، إلا أن معظمها يشترك في سمات مشتركة تتضمن بروتينات ذات صلة. يرتبط الحمض النووي أولاً بسطح الخلايا المؤهلة على مستقبل الحمض النووي، ثم يعبر الغشاء السيتوبلازمي بواسطة ناقل الحمض النووي. [ 21 ] لا يمكن إلا للحمض النووي أحادي السلسلة أن يعبر، بينما تتحلل السلسلة الأخرى بواسطة النيوكليازات خلال هذه العملية. بعد ذلك، يمكن دمج الحمض النووي أحادي السلسلة المنتقل في الكروموسومات البكتيرية من خلال عملية تعتمد على بروتين RecA . في الخلايا سالبة الغرام، ونظراً لوجود غشاء إضافي، يتطلب الحمض النووي وجود قناة تُشكلها بروتينات الإفراز على الغشاء الخارجي. قد يكون بروتين البيلين ضرورياً للكفاءة، لكن دوره غير مؤكد. [ 22 ] يكون امتصاص الحمض النووي عموماً غير محدد التسلسل، على الرغم من أن وجود تسلسلات امتصاص محددة للحمض النووي في بعض الأنواع قد يُسهل امتصاص الحمض النووي بكفاءة. [ 23 ]

التحول الطبيعي

التحول الطبيعي هو تكيف بكتيري لنقل الحمض النووي يعتمد على التعبير عن العديد من الجينات البكتيرية التي يبدو أن منتجاتها مسؤولة عن هذه العملية. [ 20 ] [ 19 ] بشكل عام، يُعد التحول عملية نمو معقدة تتطلب طاقة. ولكي تتمكن البكتيريا من ربط الحمض النووي الخارجي وامتصاصه وإعادة تركيبه في كروموسومها، يجب أن تصبح مؤهلة، أي أن تدخل في حالة فسيولوجية خاصة. يتطلب تطور الأهلية في بكتيريا Bacillus subtilis التعبير عن حوالي 40 جينًا. [ 24 ] عادةً ما يكون الحمض النووي المدمج في كروموسوم العائل (باستثناءات نادرة) مشتقًا من بكتيريا أخرى من نفس النوع، وبالتالي فهو متماثل مع الكروموسوم الأصلي.

في بكتيريا Bacillus subtilis، يتجاوز طول الحمض النووي المنقول 1271 كيلوبايت (أكثر من مليون قاعدة). [ 25 ] من المرجح أن يكون هذا الحمض النووي مزدوج السلسلة، وغالبًا ما يزيد عن ثلث طول الكروموسوم الكلي البالغ 4215 كيلوبايت. [ 26 ] ويبدو أن حوالي 7-9% من الخلايا المستقبلة تستوعب كروموسومًا كاملًا. [ 27 ]

يبدو أن القدرة على التحول الطبيعي تحدث في عدد من بدائيات النوى، وحتى الآن من المعروف أن 67 نوعًا من بدائيات النوى (في سبع شعب مختلفة) تخضع لهذه العملية. [ 19 ]

عادةً ما تُحفز القدرة على التحول بفعل الكثافة الخلوية العالية و/أو نقص التغذية، وهما حالتان مرتبطتان بمرحلة الثبات في نمو البكتيريا. ويحدث التحول في بكتيريا المستدمية النزلية بكفاءة عالية في نهاية مرحلة النمو الأسي مع اقتراب نمو البكتيريا من مرحلة الثبات. [ 28 ] أما التحول في بكتيريا المكورة العقدية الطافرة ، وكذلك في العديد من أنواع المكورات العقدية الأخرى، فيحدث عند كثافة خلوية عالية ويرتبط بتكوين الأغشية الحيوية . [ 29 ] وتُحفز القدرة على التحول في بكتيريا العصوية الرقيقة قرب نهاية مرحلة النمو اللوغاريتمي، خاصةً في ظل ظروف نقص الأحماض الأمينية. [ 30 ] وبالمثل، في بكتيريا المكورة الصفراء (وهي ممثلة لشعبة الأكتينوميسيتوتا الأقل دراسة )، تتطور القدرة على التحول خلال منتصف إلى أواخر مرحلة النمو الأسي، كما تُحفز أيضًا بنقص الأحماض الأمينية. [ 31 ] [ 32 ]

يُعتقد أن بعض العاثيات تساهم في التحول عن طريق إطلاق الحمض النووي للمضيف والبلازميد بشكل سليم . [ 33 ]

التحول، كتكيف لإصلاح الحمض النووي

تُحفز الكفاءة تحديدًا بفعل ظروف تلف الحمض النووي. على سبيل المثال، يُحفز التحول في بكتيريا المكورات الرئوية (Streptococcus pneumoniae) بواسطة عوامل تلف الحمض النووي ميتوميسين سي (عامل ربط متقاطع للحمض النووي) وفلوروكينولون (مثبط توبويزوميراز يُسبب كسورًا في سلسلتي الحمض النووي). [ 34 ] في بكتيريا العصوية الرقيقة (Bacillus subtilis )، يزداد التحول بفعل الأشعة فوق البنفسجية، وهي عامل تلف الحمض النووي. [ 35 ] في بكتيريا الملوية البوابية (Helicobacter pylori )، يحفز سيبروفلوكساسين، الذي يتفاعل مع إنزيم DNA جيراز ويُحدث كسورًا في سلسلتي الحمض النووي، التعبير عن جينات الكفاءة، مما يزيد من معدل التحول. [ 36 ] باستخدام بكتيريا الليجيونيلا الرئوية (Legionella pneumophila) ، اختبر شاربنتييه وآخرون [ 37 ] 64 جزيئًا سامًا لتحديد أي منها يُحفز الكفاءة. من بين هذه الجزيئات، ستة فقط، جميعها عوامل تلف الحمض النووي، تسببت في تحفيز قوي. شملت هذه العوامل المُتلفة للحمض النووي: ميتوميسين سي (الذي يُسبب روابط متقاطعة بين خيوط الحمض النووي)، ونورفلوكساسين، وأوفلوكساسين، وحمض الناليديكسيك (مثبطات إنزيم DNA gyrase التي تُسبب كسورًا في الخيطين [ 38 ] )، وبيسيكلوميسين (الذي يُسبب كسورًا في الخيطين المفرد والمزدوج [ 39 ] )، وهيدروكسي يوريا (الذي يُحفز أكسدة قواعد الحمض النووي [ 40 ] ). كما حثّ الضوء فوق البنفسجي على اكتساب بكتيريا الليجيونيلا الرئوية القدرة على التحول . وقد أشار شاربنتييه وآخرون [ 37 ] إلى أن القدرة على التحول ربما تطورت كاستجابة لتلف الحمض النووي. ويرتبط التحول الطبيعي في بكتيريا دينوكوكوس راديودورانس، المقاومة للإشعاع بشكل استثنائي ، بإصلاح تلف الحمض النووي في ظل ظروف الإجهاد. [ 41 ]

تختلف البكتيريا في طور النمو اللوغاريتمي عن البكتيريا في طور الثبات من حيث عدد نسخ الجينوم الموجودة في الخلية، وهذا يؤثر على قدرتها على تنفيذ عملية إصلاح الحمض النووي المهمة . خلال النمو اللوغاريتمي، قد توجد نسختان أو أكثر من أي منطقة معينة من الكروموسوم في الخلية البكتيرية، لأن انقسام الخلية لا يتطابق تمامًا مع تضاعف الكروموسوم. تُعد عملية إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب المتماثل (HRR) عملية أساسية لإصلاح الحمض النووي، وهي فعالة بشكل خاص في إصلاح تلف الحمض النووي المزدوج، مثل كسور الحمض النووي المزدوج. تعتمد هذه العملية على كروموسوم متماثل ثانٍ بالإضافة إلى الكروموسوم التالف. خلال النمو اللوغاريتمي، يمكن إصلاح تلف الحمض النووي في أحد الكروموسومات بواسطة HRR باستخدام معلومات التسلسل من الكروموسوم المتماثل الآخر. ولكن بمجرد أن تقترب الخلايا من طور الثبات، فإنها عادةً ما تحتوي على نسخة واحدة فقط من الكروموسوم، ويتطلب إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب المتماثل إدخال قالب متماثل من خارج الخلية عن طريق التحويل. [ 42 ]

لاختبار ما إذا كانت الوظيفة التكيفية للتحول هي إصلاح تلف الحمض النووي، أُجريت سلسلة من التجارب باستخدام بكتيريا Bacillus subtilis المُعرَّضة للأشعة فوق البنفسجية كعامل مُتلف (راجع Michod et al. [ 43 ] و Bernstein et al. [ 42 ] ). أشارت نتائج هذه التجارب إلى أن الحمض النووي المُحوَّل يعمل على إصلاح تلف الحمض النووي الذي قد يكون قاتلاً والذي تُسببه الأشعة فوق البنفسجية في الحمض النووي المُستقبِل. من المُرجَّح أن تكون العملية المسؤولة عن الإصلاح هي إصلاح الحمض النووي المتماثل (HRR). يُمكن اعتبار التحول في البكتيريا عملية جنسية بدائية، حيث يتضمن تفاعل الحمض النووي المتماثل من فردين لتكوين حمض نووي مُعاد التركيب ينتقل إلى الأجيال اللاحقة. ربما كان التحول البكتيري في بدائيات النوى هو العملية الأصلية التي أدت إلى التكاثر الجنسي الانقسامي في حقيقيات النوى (انظر: تطور التكاثر الجنسي ؛ الانقسام الاختزالي ).

طرق وآليات التحول في المختبر

رسم تخطيطي للتحول البكتيري – والذي يجب أولاً تحفيز الكفاءة الاصطناعية له

بكتيري

يمكن إحداث الكفاءة الاصطناعية في إجراءات مخبرية تتضمن جعل الخلية نفاذة للحمض النووي (DNA) بشكل سلبي عن طريق تعريضها لظروف لا تحدث عادةً في الطبيعة. [ 44 ] عادةً ما تُحضن الخلايا في محلول يحتوي على كاتيونات ثنائية التكافؤ (غالبًا كلوريد الكالسيوم ) في ظروف باردة، قبل تعريضها لنبضة حرارية (صدمة حرارية). يُحدث كلوريد الكالسيوم تمزقًا جزئيًا في غشاء الخلية، مما يسمح للحمض النووي المُعاد تركيبه بالدخول إلى الخلية المضيفة. تُسمى الخلايا القادرة على امتصاص الحمض النووي بالخلايا المؤهلة.

وُجد أن نمو البكتيريا سالبة الغرام في محلول مغنيسيوم بتركيز 20 ملي مولار يقلل من عدد الروابط بين البروتين والليبوسكاريد عن طريق زيادة نسبة الروابط الأيونية إلى الروابط التساهمية، مما يزيد من سيولة الغشاء ويسهل عملية التحول. [ 45 ] وقد تأكد دور الليبوسكاريد هنا من خلال ملاحظة أن السلاسل الجانبية الأقصر من نوع O تتحول بشكل أكثر فعالية - ربما بسبب تحسن إمكانية الوصول إلى الحمض النووي.

سطح البكتيريا، مثل الإشريكية القولونية، مشحون بشحنة سالبة نتيجة وجود الفوسفوليبيدات والليبوسكاريدات على سطحها الخلوي، كما أن الحمض النووي (DNA) مشحون بشحنة سالبة أيضًا. لذا، تتمثل إحدى وظائف الكاتيون ثنائي التكافؤ في حجب الشحنات السالبة عن طريق ربط مجموعات الفوسفات والشحنات السالبة الأخرى، مما يسمح لجزيء الحمض النووي (DNA) بالالتصاق بسطح الخلية.

يدخل الحمض النووي إلى خلايا الإشريكية القولونية عبر قنوات تُعرف بمناطق الالتصاق أو وصلات باير، حيث تحتوي الخلية النموذجية على ما يصل إلى 400 منطقة من هذا النوع. وقد تأكد دورها عندما وُجد أن الكوبالامين (الذي يستخدم هذه القنوات أيضًا) يُثبط امتصاص الحمض النووي تنافسيًا. وهناك نوع آخر من القنوات المتورطة في امتصاص الحمض النووي يتكون من بولي (HB):بولي فوسفات:كالسيوم. في هذا النوع، يُفترض أن يلتف بولي (HB) حول الحمض النووي (وهو نفسه بولي فوسفات)، ويُحمل في غلاف يتكون من أيونات الكالسيوم. [ 45 ]

يُعتقد أن تعريض الخلايا لأيونات ثنائية التكافؤ في ظروف باردة قد يُغير أو يُضعف بنية سطح الخلية، مما يجعلها أكثر نفاذية للحمض النووي. ويُعتقد أن النبضة الحرارية تُحدث خللاً حرارياً عبر غشاء الخلية، مما يُجبر الحمض النووي على دخول الخلايا إما عبر مسام الخلية أو جدار الخلية المتضرر.

يُعدّ التثقيب الكهربائي طريقة أخرى لتعزيز الكفاءة. في هذه الطريقة، تُعرَّض الخلايا لصدمة كهربائية قصيرة بقوة 10-20 كيلوفولت /سم، يُعتقد أنها تُحدث ثقوبًا في غشاء الخلية تسمح بدخول الحمض النووي البلازميدي. بعد الصدمة الكهربائية، تُغلق هذه الثقوب بسرعة بواسطة آليات إصلاح غشاء الخلية.

خميرة

يمكن تحويل معظم أنواع الخميرة ، بما في ذلك خميرة الخباز (Saccharomyces cerevisiae )، بواسطة الحمض النووي الخارجي الموجود في البيئة. وقد طُوّرت عدة طرق لتسهيل هذا التحويل بتردد عالٍ في المختبر. [ 46 ]

  • يمكن معالجة خلايا الخميرة بالإنزيمات لتحليل جدرانها الخلوية، مما ينتج عنه خلايا كروية . هذه الخلايا هشة للغاية ولكنها تمتص الحمض النووي الغريب بمعدل عالٍ. [ 47 ]
  • يُتيح تعريض خلايا الخميرة السليمة لأيونات قلوية مثل السيزيوم أو الليثيوم للخلايا امتصاص الحمض النووي البلازميدي. [ 48 ] وقد طوّرت بروتوكولات لاحقة طريقة التحويل هذه، باستخدام أسيتات الليثيوم ، والبولي إيثيلين جليكول ، والحمض النووي أحادي السلسلة. [ 49 ] في هذه البروتوكولات، يرتبط الحمض النووي أحادي السلسلة بجدار خلية الخميرة بشكل تفضيلي، مما يمنع الحمض النووي البلازميدي من الارتباط به، ويجعله متاحًا للتحويل. [ 50 ]
  • التثقيب الكهربائي : تكوين ثقوب مؤقتة في أغشية الخلايا باستخدام الصدمة الكهربائية؛ وهذا يسمح بدخول الحمض النووي كما هو موضح أعلاه بالنسبة للبكتيريا. [ 51 ]
  • يمكن أيضًا استخدام الهضم الأنزيمي [ 52 ] أو التحريك باستخدام الخرز الزجاجي [ 53 ] لتحويل خلايا الخميرة.

الكفاءة – تستوعب أجناس وأنواع الخميرة المختلفة الحمض النووي الغريب بكفاءات متفاوتة. [ 54 ] كما أن معظم بروتوكولات التحويل طُوِّرت لخميرة الخباز، S. cerevisiae ، وبالتالي قد لا تكون مثالية للأنواع الأخرى. حتى ضمن النوع الواحد، تختلف كفاءة التحويل بين السلالات المختلفة، وقد يصل الاختلاف أحيانًا إلى ثلاثة أضعاف. على سبيل المثال، عند تحويل سلالات S. cerevisiae باستخدام 10  ميكروغرام من البلازميد YEp13، أنتجت السلالة DKD-5D-H ما بين 550 و3115 مستعمرة، بينما أنتجت السلالة OS1 أقل من خمس مستعمرات. [ 55 ]

النباتات

تتوفر عدة طرق لنقل الحمض النووي إلى الخلايا النباتية. ومن بين الطرق التي تعتمد على النواقل :

  • يُعدّ التحويل الوراثي بواسطة بكتيريا الأغروبكتيريوم أسهل وأبسط طرق تحويل النباتات. تُقطّع أنسجة النبات (غالباً الأوراق) إلى قطع صغيرة، مثلاً 10×10 مم، وتُنقع لمدة عشر دقائق في سائل يحتوي على بكتيريا الأغروبكتيريوم المُعلّقة . تلتصق البكتيريا بالعديد من خلايا النبات المكشوفة بفعل القطع. تُفرز خلايا النبات مركبات فينولية مرتبطة بالجروح، والتي بدورها تُحفّز التعبير عن جينات ضراوة الأغروبكتيريوم . تتضمن هذه الجينات العديد من الجينات التي تُشفّر بروتينات تُشكّل جزءاً من نظام إفراز من النوع الرابع، والذي يُصدّر من البكتيريا البروتينات والحمض النووي (المُحدّد بتسلسلات تعرّف مُحدّدة تُسمى التسلسلات الحدودية، والمُستأصل كشريط مُفرد من بلازميد الضراوة) إلى خلية النبات عبر تركيب يُسمى الشعيرة. يتم توجيه الحمض النووي المنقول (المسمى T-DNA) إلى نواة الخلية النباتية بواسطة إشارات التوطين النووي الموجودة في بروتين VirD2 الخاص ببكتيريا الأجروبكتيريوم، والذي يرتبط تساهميًا بنهاية T-DNA عند الحد الأيمن (RB). وتُعدّ كيفية دمج T-DNA في الحمض النووي الجينومي للنبات المضيف مجالًا بحثيًا نشطًا في علم الأحياء النباتية. وبافتراض تضمين علامة اختيار (مثل جين مقاومة المضادات الحيوية) في T-DNA، يمكن زراعة نسيج النبات المحوّل على أوساط انتقائية لإنتاج براعم. ثم تُنقل هذه البراعم إلى وسط مختلف لتحفيز تكوين الجذور. وبمجرد بدء نمو الجذور من البرعم المحوّل وراثيًا، يمكن نقل النباتات إلى التربة لإكمال دورة حياتها الطبيعية (إنتاج البذور). يمكن زراعة البذور من هذا النبات الأول (المسمى T1، للجيل المعدل وراثيًا الأول) على نبات انتقائي (يحتوي على مضاد حيوي)، أو إذا تم استخدام جين مقاومة مبيدات الأعشاب ، فيمكن بدلاً من ذلك زراعتها في التربة، ثم معالجتها لاحقًا بمبيد الأعشاب لقتل النباتات البرية المنفصلة.

    يمكن تحويل بعض أنواع النباتات، مثل نبات الرشاد (Arabidopsis thaliana) ، عن طريق غمر الأزهار أو النبات بأكمله في معلق من بكتيريا الأجروبكتيريوم ، وتحديدًا السلالة C58 (حيث C تعني الكرز، و58 تعني عام 1958، وهو العام الذي عُزلت فيه هذه السلالة من بكتيريا الأجروبكتيريوم من شجرة كرز في بستان بجامعة كورنيل في إيثاكا، نيويورك). ورغم أن العديد من النباتات لا تزال عصية على التحويل بهذه الطريقة، إلا أن الأبحاث مستمرة وتُضيف باستمرار أنواعًا جديدة إلى قائمة النباتات التي تم تعديلها بنجاح بهذه الطريقة.

  • التحويل الفيروسي ( النقل الفيروسي ): يتم تغليف المادة الوراثية المطلوبة في فيروس نباتي مناسب، ثم يُترك هذا الفيروس المُعدَّل ليصيب النبات. إذا كانت المادة الوراثية من نوع DNA، فإنها تتحد مع الكروموسومات لإنتاج خلايا مُحوَّلة. مع ذلك، تتكون جينومات معظم الفيروسات النباتية من RNA أحادي السلسلة يتضاعف في سيتوبلازم الخلية المصابة. بالنسبة لهذه الجينومات، تُعد هذه الطريقة شكلاً من أشكال النقل الجيني وليست تحويلاً حقيقياً، لأن الجينات المُدخلة لا تصل إلى نواة الخلية ولا تندمج في جينوم العائل. تكون ذرية النباتات المصابة خالية من الفيروس والجين المُدخل.

تتضمن بعض الطرق غير المعتمدة على المتجهات ما يلي:

  • المسدس الجيني : يُعرف أيضًا باسم قصف الجسيمات، أو قصف المقذوفات الدقيقة، أو القذف الجيني. تُغطى جسيمات من الذهب أو التنجستن بالحمض النووي (DNA) ثم تُقذف داخل خلايا نباتية صغيرة أو أجنة نباتية. تبقى بعض المادة الوراثية في الخلايا وتُحدث تحولًا فيها. تسمح هذه الطريقة أيضًا بتحويل البلاستيدات النباتية. كفاءة التحويل أقل من التحويل باستخدام بكتيريا الأجروبكتيريوم ، ولكن يمكن تحويل معظم النباتات بهذه الطريقة.
  • التثقيب الكهربائي : تكوين ثقوب مؤقتة في أغشية الخلايا باستخدام نبضات كهربائية ذات شدة مجال عالية؛ وهذا يسمح بدخول الحمض النووي كما هو موضح أعلاه للبكتيريا. [ 57 ]

الفطريات

توجد عدة طرق لإنتاج الفطريات المعدلة وراثيًا، ومعظمها مشابه لتلك المستخدمة مع النباتات. ومع ذلك، يجب التعامل مع الفطريات بشكل مختلف نظرًا لبعض خصائصها المجهرية والكيميائية الحيوية.

  • تُعدّ حالة ثنائية النوى التي توجد فيها أجزاء من بعض الفطريات مشكلة رئيسية ؛ إذ تحتوي الخلايا ثنائية النوى على نواتين أحاديتي الصيغة الصبغية، واحدة من كل فطر أصلي. إذا تحوّلت واحدة فقط من هاتين النواتين، وهو ما يحدث عادةً، فإن نسبة النوى المتحوّلة تنخفض بعد كل عملية تكوّن للأبواغ . [ 58 ]
  • جدران الخلايا الفطرية سميكة للغاية مما يعيق امتصاص الحمض النووي، لذلك غالبًا ما تكون الإزالة (الجزئية) مطلوبة؛ [ 59 ] التحلل الكامل، وهو أمر ضروري في بعض الأحيان، [ 58 ] ينتج عنه بروتوبلاستات .
  • تتكون الفطريات الخيطية من خيوط فطرية ، تفصل بينها، إن وُجدت، جدران خلوية داخلية تتخللها مسامات كبيرة بما يكفي لمرور المغذيات والعضيات، وأحيانًا حتى النوى، عبر كل خيط. ونتيجة لذلك، لا يمكن عادةً فصل الخلايا الفردية. وهذا يُعدّ إشكالية، إذ قد تجعل الخلايا المتحولة المجاورة الخلايا غير المتحولة محصنة ضد العلاجات الانتقائية، على سبيل المثال عن طريق نقل المغذيات أو البروتينات اللازمة لمقاومة المضادات الحيوية. [ 58 ]
  • بالإضافة إلى ذلك، يحدث نمو هذه الفطريات (وبالتالي انقسامها) حصريًا عند طرف خيوطها الفطرية، مما قد يؤدي أيضًا إلى مشاكل. [ 58 ]

كما ذكرنا سابقاً، فإن مجموعة من الطرق المستخدمة لتحويل النباتات تعمل أيضاً في الفطريات:

  • لا تقتصر قدرة بكتيريا الأغروبكتيريوم على إصابة النباتات فحسب، بل تصيب الفطريات أيضًا، إلا أنه على عكس النباتات، لا تفرز الفطريات المركبات الفينولية اللازمة لتحفيز الأغروبكتيريوم، لذا يجب إضافتها، على سبيل المثال في شكل أسيتوسيرينجون . [ 58 ]
  • بفضل تطوير نظام التعبير عن الحمض النووي الريبوزي الصغير في الفطريات، أصبح إدخال نظام CRISPR/CAS9 في الخلايا الفطرية ممكنًا. [ 58 ] في عام 2016، أعلنت وزارة الزراعة الأمريكية أنها لن تنظم سلالة من فطر عيش الغراب الأبيض المعدلة بتقنية CRISPR/CAS9 لمنع اسمرار جسم الثمرة، مما أثار نقاشًا واسعًا حول طرح المحاصيل المعدلة بتقنية CRISPR/CAS9 في السوق. [ 60 ]
  • تُعدّ الطرق الفيزيائية مثل التثقيب الكهربائي، والحقن الجيني (مسدس الجينات)، والتثقيب الصوتي الذي يستخدم تجويف فقاعات الغاز الناتجة عن الموجات فوق الصوتية لاختراق غشاء الخلية، وما إلى ذلك، قابلة للتطبيق أيضًا على الفطريات. [ 61 ]

الحيوانات

عادة ما يطلق على إدخال الحمض النووي في الخلايا الحيوانية اسم النقل الجيني ، ويتم مناقشته في المقالة ذات الصلة.

الجوانب العملية للتحول في البيولوجيا الجزيئية

أتاح اكتشاف الكفاءة المُستحثة اصطناعياً في البكتيريا استخدام بكتيريا مثل الإشريكية القولونية ككائن مضيف مناسب للتلاعب بالحمض النووي (DNA) وكذلك للتعبير عن البروتينات. عادةً ما تُستخدم البلازميدات للتحويل في الإشريكية القولونية . ولضمان استقرار جزيء الحمض النووي البلازميدي داخل الخلية، يجب أن يحتوي على منشأ تضاعف ، مما يسمح بتضاعفه داخل الخلية بشكل مستقل عن تضاعف كروموسوم الخلية نفسه.

تُعرف كفاءة قدرة المستنبتات البكتيرية المؤهلة على امتصاص الحمض النووي الخارجي والتعبير عن جيناته بكفاءة التحويل ، وتُقاس بوحدة تكوين المستعمرات (cfu) لكل ميكروغرام من الحمض النووي المستخدم. وتُعادل كفاءة تحويل تبلغ 1×10⁸ وحدة تكوين مستعمرات / ميكروغرام لبلازميد صغير مثل pUC19 تقريبًا تحويل جزيء واحد من كل 2000 جزيء من البلازميد المستخدم.

في عملية تحويل كلوريد الكالسيوم ، يتم تحضير الخلايا عن طريق تبريد الخلايا في وجود أيونات الكالسيوم ( Ca2 +).(في كلوريد الكالسيوم)2 ) يتم تحضير محلول يجعل الخلية نفاذة للحمضالنووي البلازميدي. تُحضن الخلايا على الجليد مع الحمض النووي، ثم تُعرَّض لصدمة حرارية قصيرة (مثلًا، عند 42 درجة مئوية لمدة 30-120 ثانية). هذه الطريقة فعالة جدًا مع الحمض النووي البلازميدي الدائري. عادةً ما تُعطي المستحضرات غير التجارية من 10⁶إلى10⁷متحولًالكل ميكروغرام من البلازميد؛ أما المستحضرات الرديئة فتُعطي حوالي 10⁴متحولًا/ميكروغرام أو أقل، بينما يُمكن أن تُعطي المستحضرات الجيدة من الخلايا المؤهلة ما يصل إلى 10⁸مستعمرةلكل ميكروغرام من البلازميد. [ 62 ] مع ذلك، توجد بروتوكولات لتحضير خلايا فائقة الكفاءة قد تُحقق كفاءة تحويل تزيد عن 10⁹.[ 63 ] لكن الطريقة الكيميائية عادةً لا تُجدي نفعًا مع الحمض النووي الخطي، مثل شظايا الحمض النووي الصبغي، ربما لأن إنزيمات الإكسونوكليازالأصلية في الخليةتُحلل الحمض النووي الخطي بسرعة. في المقابل، عادةً ما تتحول الخلايا التي تتمتع بالكفاءة الطبيعية بشكل أكثر كفاءة باستخدام الحمض النووي الخطي مقارنة بالحمض النووي البلازميدي.

كفاءة التحويل باستخدام كلوريد الكالسيومتقل فعالية الطريقة الثانية مع ازدياد حجم البلازميد، ولذلك قد يكون التثقيب الكهربائي طريقةً أكثر فعالية لامتصاص الحمض النووي البلازميدي الكبير. [ 64 ] يجب تحضير الخلايا المستخدمة في التثقيب الكهربائي أولاً بغسلها في ماء مقطر بارد لإزالة الجسيمات المشحونة التي قد تُحدث شرارات أثناء عملية التثقيب الكهربائي.

الاختيار والفحص في تحويل البلازميد

نظرًا لأن التحول ينتج عادةً مزيجًا من عدد قليل نسبيًا من الخلايا المتحولة ووفرة من الخلايا غير المتحولة، فمن الضروري وجود طريقة لاختيار الخلايا التي اكتسبت البلازميد. [ 65 ] ولذلك، يتطلب البلازميد علامة اختيارية بحيث يمكن قتل الخلايا التي لا تحمل البلازميد أو إيقاف نموها. تُعد مقاومة المضادات الحيوية العلامة الأكثر شيوعًا في بدائيات النوى. يحتوي البلازميد المُحوِّل على جين يُكسب مقاومة لمضاد حيوي تكون البكتيريا حساسة له في الأصل. يُزرع مزيج الخلايا المُعالجة في وسط يحتوي على المضاد الحيوي بحيث لا تنمو إلا الخلايا المتحولة. هناك طريقة أخرى للاختيار وهي استخدام علامات غذائية مُحددة تُعوض عن عدم القدرة على استقلاب بعض الأحماض الأمينية أو النيوكليوتيدات أو السكريات. تتطلب هذه الطريقة استخدام سلالات مُطفرة بشكل مناسب تفتقر إلى تخليق أو استخدام جزيء حيوي مُعين، وتُزرع الخلايا المتحولة في وسط يسمح فقط للخلايا التي تحتوي على البلازميد بالنمو.

في تجربة الاستنساخ، يُمكن إدخال جين في بلازميد يُستخدم للتحويل. مع ذلك، في مثل هذه التجربة، قد لا تحتوي جميع البلازميدات على جين مُدخل بنجاح. لذا، يُمكن استخدام تقنيات إضافية لفحص الخلايا المُحوّلة التي تحتوي على البلازميد المُدخل. يُمكن استخدام جينات مُبلِّغة كعلامات ، مثل جين lacZ الذي يُشفِّر إنزيم بيتا-جالاكتوزيداز المُستخدم في فحص اللون الأزرق والأبيض . تعتمد هذه الطريقة على مبدأ التكامل ألفا ، حيث يُمكن لجزء من جين lacZ ( lacZα ) في البلازميد أن يُكمِّل جين lacZ طافر آخر ( lacZΔM15 ) في الخلية. يُنتج كلا الجينين ببتيدات غير وظيفية بمفردهما، ولكن عند التعبير عنهما معًا، كما هو الحال عند تحويل بلازميد يحتوي على lacZ-α إلى خلايا lacZΔM15 ، فإنهما يُشكِّلان إنزيم بيتا-جالاكتوزيداز وظيفيًا. يمكن الكشف عن وجود إنزيم بيتا-جالاكتوزيداز نشط عند زراعة الخلايا في أطباق تحتوي على X-gal ، حيث تتكون مستعمرات زرقاء مميزة. مع ذلك، يقع موقع الاستنساخ المتعدد ، حيث يُربط الجين المطلوب في ناقل البلازميد ، داخل جين lacZα . لذا، يؤدي الربط الناجح إلى تعطيل جين lacZα ، فلا يتكون إنزيم بيتا-جالاكتوزيداز وظيفي، مما ينتج عنه مستعمرات بيضاء. بعد ذلك، يمكن تمييز الخلايا التي تحتوي على الجزء المُدخل المربوط بنجاح بسهولة عن الخلايا الزرقاء غير المربوطة من خلال لونها الأبيض.

من الجينات المُبلِّغة الشائعة الاستخدام الأخرى البروتين الفلوري الأخضر (GFP)، الذي يُنتج خلايا تتوهج باللون الأخضر تحت الضوء الأزرق، وإنزيم لوسيفيراز ، الذي يُحفِّز تفاعلاً مع لوسيفيرين لإصدار الضوء. ويمكن أيضًا الكشف عن الحمض النووي المُعاد تركيبه باستخدام طرق أخرى مثل تهجين الحمض النووي مع مسبار الحمض النووي الريبي المُشع، بينما يمكن أيضًا الكشف عن الخلايا التي عبَّرت عن البروتين المطلوب من البلازميد باستخدام الطرق المناعية.

مراجع

  1. ↑ لا يُظهر التسلسل الجيني للسلالة C58 تشابهًا كافيًا مع السلالة النمطية (سواءً القديمة B6 أو الجديدة A1) لبكتيريا Agrobacterium tumefaciens لاعتبارها من النوع نفسه. وقد اقتُرح اسم " Agrobacterium fabrum " (لاسال وآخرون، 2011) ليشمل هذه السلالة، لكن لم يتم التحقق من صحة هذا الاسم. [ 56 ]
  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ جونستون سي، مارتن بي، فيشان جي، بولارد بي، كلافيريس جيه بي (مارس ٢٠١٤). "التحول البكتيري: التوزيع، والآليات المشتركة، والتحكم المتباين". مراجعات الطبيعة. علم الأحياء الدقيقة . ١٢ (٣): ١٨١-١٩٦ . doi : 10.1038/nrmicro3199 . PMID 24509783. S2CID 23559881 .  
  2. 1 2 ألبرتس ب ، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك، والتر ب (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية . نيويورك: جارلاند ساينس. ص. G:35. ISBN  978-0-8153-4072-0.
  3. ↑ غريفيث ، ف. (1928). "أهمية أنواع المكورات الرئوية" . مجلة النظافة . 27 (2): 113-159 . doi : 10.1017/s0022172400031879 . PMC 2167760. PMID 20474956 .  
  4. ↑ كيس، كريستين؛ فونك، بيرديل؛ تورتورا، جيرارد. علم الأحياء الدقيقة: مقدمة (الطبعة العاشرة)
  5. ↑ ليدربيرغ، جوشوا (1994). "تحول علم الوراثة بواسطة الحمض النووي: احتفال بذكرى أفيري وماكلويد وماكارتي (1944) في تعليقات سردية وتاريخية ونقدية على علم الوراثة " . علم الوراثة . 136 (2): 423-426 . doi : 10.1093/genetics/136.2.423 . PMC 1205797. PMID 8150273 .  
  6. ↑ ماندل م، هيغا أ (أكتوبر 1970). "عدوى الحمض النووي للبكتيريا المعتمدة على الكالسيوم". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 53 (1): 159-162 . doi : 10.1016/0022-2836(70)90051-3 . PMID 4922220 . 
  7. ↑ كوهين إس إن ، تشانغ إيه سي، هسو إل (أغسطس 1972). "مقاومة المضادات الحيوية غير الكروموسومية في البكتيريا: التحول الجيني لبكتيريا الإشريكية القولونية بواسطة الحمض النووي لعامل المقاومة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 69 (8): 2110-2114 . Bibcode : 1972PNAS...69.2110C . doi : 10.1073/pnas.69.8.2110 . PMC 426879. PMID 4559594 .  
  8. ↑ هاناهان د (يونيو 1983). "دراسات حول تحويل الإشريكية القولونية باستخدام البلازميدات". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 166 (4): 557-80 . Bibcode : 1983JMBio.166..557H . CiteSeerX 10.1.1.460.2021 . doi : 10.1016/S0022-2836(83)80284-8 . PMID 6345791 .  
  9. ↑ ويرث ر، فريزنيغر أ، فيدلر س (مارس 1989). "تحويل أنواع مختلفة من البكتيريا سالبة الغرام التي تنتمي إلى 11 جنسًا مختلفًا عن طريق التثقيب الكهربائي". علم الوراثة الجزيئية والعامة . 216 (1): 175-177 . Bibcode : 1989MolGG.216..175W . doi : 10.1007/BF00332248 . PMID 2659971. S2CID 25214157 .  
  10. ↑ بالميتر، آر. دي.، برينستر، آر. إل.، هامر، آر. إي.، ترومباور، إم. إي.، روزنفيلد، إم. جي.، بيرنبرغ، إن. سي.، إيفانز، آر. إم. (ديسمبر 1982). " نموٌّ ملحوظٌ للفئران التي تتطور من بيضٍ مُحقونٍ مجهريًا بجينات اندماج الميثالوثيونين وهرمون النمو" . مجلة نيتشر . 300 (5893): 611-615 . Bibcode : 1982Natur.300..611P . doi : 10.1038/300611a0 . PMC 4881848. PMID 6958982 .  
  11. ↑ نيستر، يوجين. "أغروباكتيريوم: المهندس الوراثي الطبيعي (بعد 100 عام)" . الجمعية الأمريكية لعلم أمراض النبات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يناير 2011 .
  12. ↑ زامبريسكي ب، جوس هـ، جينيتيلو س، ليمانز ج، مونتاجو م ف، شيل ج (1983). "ناقل بلازميد Ti لإدخال الحمض النووي إلى الخلايا النباتية دون تغيير قدرتها الطبيعية على التجدد" . مجلة EMBO . 2 (12): 2143-2150 . Bibcode : 1983EMBO....2.2143Z . doi : 10.1002/j.1460-2075.1983.tb01715.x . PMC 555426. PMID 16453482 .  
  13. ↑ بيترز، باميلا. "تحويل النباتات - تقنيات الهندسة الوراثية الأساسية" . أكسيس إكسيلنس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يناير 2010 .
  14. ↑ «علماء الأحياء يخترعون سلاحاً لإطلاق النار على الخلايا باستخدام الحمض النووي» (ملف PDF) . صحيفة كورنيل كرونيكل . 14 مايو 1987. ص 3. 
  15. ↑ سانفورد جيه سي، كلاين تي إم، وولف إي دي، ألين إن (1987). "إيصال المواد إلى الخلايا والأنسجة باستخدام عملية قصف الجسيمات". مجلة علوم وتكنولوجيا الجسيمات . 5 : 27-37 . doi : 10.1080/02726358708904533 .
  16. ↑ كلاين آر إم، وولف إي دي، وو آر، وسانفورد جيه سي (1992). "مقذوفات دقيقة عالية السرعة لإيصال الأحماض النووية إلى الخلايا الحية. 1987". التكنولوجيا الحيوية (ريدينغ، ماساتشوستس) . 24 : 384-386 . PMID 1422046 . 
  17. 1 2 3 ميشود، ر. إي.، بيرنشتاين، هـ.، نيديلكو، أ. م. (مايو 2008). "القيمة التكيفية للجنس في مسببات الأمراض الميكروبية". العدوى، علم الوراثة والتطور . 8 (3): 267-285 . Bibcode : 2008InfGE...8..267M . doi : 10.1016/j.meegid.2008.01.002 . PMID 18295550 . 
  18. 1 2 سيتز ب، بلوكيش م (مايو 2013). "الإشارات والمسارات التنظيمية المشاركة في الكفاءة الطبيعية والتحول في البكتيريا سالبة الغرام الممرضة والبيئية" (ملف PDF) . مجلة FEMS لاستعراضات علم الأحياء الدقيقة . 37 (3): 336-363 . Bibcode : 2013FEMMR..37..336S . doi : 10.1111/j.1574-6976.2012.00353.x . PMID 22928673 . 
  19. 1 2 3 جونزبورغ أو، إلدولم ف، هافارستين إل إس (ديسمبر 2007). "التحول الجيني الطبيعي: الانتشار والآليات والوظيفة" . بحث في علم الأحياء الدقيقة . 158 (10): 767-778 . doi : 10.1016/j.resmic.2007.09.004 . PMID 17997281 . 
  20. 1 2 تشين آي ، دوبناو دي (مارس 2004). "امتصاص الحمض النووي أثناء التحول البكتيري". مراجعات الطبيعة. علم الأحياء الدقيقة . 2 (3): 241-249 . doi : 10.1038/nrmicro844 . PMID 15083159. S2CID 205499369 .  
  21. ↑ لاكس إس، غرينبيرغ بي، نيوبيرغر إم (يونيو 1974). "دور ديوكسي ريبونوكلياز في التحول الجيني لبكتيريا المكورات الرئوية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 71 (6): 2305-2309 . Bibcode : 1974PNAS...71.2305L . doi : 10.1073/pnas.71.6.2305 . PMC 388441. PMID 4152205 .  
  22. ↑ لونغ سي دي، توبياسون دي إم، لاتسيو إم بي، كلاين كيه إيه، سيفرت إتش إس (نوفمبر 2003). "يسمح التعبير المنخفض عن البيلين بقدرة كبيرة على تحويل الحمض النووي في النيسرية البنية" . العدوى والمناعة . 71 (11): 6279-91 . doi : 10.1128/iai.71.11.6279-6291.2003 . PMC 219589. PMID 14573647 .  
  23. ↑ سيسكو، ك. ل.، وسميث، هـ. أ. (فبراير 1979). "امتصاص الحمض النووي المحدد بالتسلسل في تحول الهيموفيلوس" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 76 (2): 972-976 . Bibcode : 1979PNAS...76..972S . doi : 10.1073/pnas.76.2.972 . PMC 383110. PMID 311478 .  
  24. ↑ سولومون، ج. م.، وغروسمان، أ. د. (أبريل 1996). "من هو الكفء ومتى: تنظيم الكفاءة الجينية الطبيعية في البكتيريا". اتجاهات في علم الوراثة . 12 (4): 150-155 . doi : 10.1016/0168-9525(96)10014-7 . PMID 8901420 . 
  25. ↑ سايتو واي، تاغوتشي إتش، أكاماتسو تي (مارس 2006). "مصير الجينوم البكتيري المتحول بعد دمجه في خلايا مؤهلة من بكتيريا العصوية الرقيقة: طول متصل من الحمض النووي المدمج". مجلة العلوم الحيوية والهندسة الحيوية . 101 (3): 257-262 . doi : 10.1263/jbb.101.257 . PMID 16716928 . 
  26. ↑ سايتو واي، تاغوتشي إتش، أكاماتسو تي (أبريل 2006). "الحمض النووي الذي تم إدخاله إلى خلايا Bacillus subtilis المؤهلة عن طريق تحويل البروتوبلاست المحلل ليس حمضًا نوويًا أحادي السلسلة بل حمضًا نوويًا ثنائي السلسلة". مجلة العلوم الحيوية والهندسة الحيوية . 101 (4): 334-339 . doi : 10.1263/jbb.101.334 . PMID 16716942 . 
  27. ↑ أكاماتسو تي، تاغوتشي إتش (أبريل 2001). "دمج الحمض النووي الصبغي الكامل في مستخلصات البروتوبلاست في الخلايا المؤهلة لبكتيريا العصوية الرقيقة" . العلوم الحيوية، والتكنولوجيا الحيوية، والكيمياء الحيوية . 65 (4): 823-829 . doi : 10.1271/bbb.65.823 . PMID 11388459. S2CID 30118947 .  
  28. ↑ جودغال إس إتش، هيريوت آر إم (يوليو 1961). "دراسات حول تحولات المستدمية النزلية. الجزء الأول: الكفاءة" . مجلة علم وظائف الأعضاء العامة . 44 (6): 1201-1227 . doi : 10.1085/jgp.44.6.1201 . PMC 2195138. PMID 13707010 .  
  29. ↑ أسبيراس إم بي، إيلين آر بي، سفيتكوفيتش دي جي (سبتمبر 2004). "نشاط ComX لبكتيريا Streptococcus mutans النامية في الأغشية الحيوية". رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS . 238 (1): 167-174 . doi : 10.1016/j.femsle.2004.07.032 (غير نشط في 22 يوليو 2025). PMID 15336418 . {{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  30. ↑ أناغنوستوبولوس ، سي.، وسبيزيزن، ج. (مايو 1961). "متطلبات التحول في بكتيريا العصوية الرقيقة" . مجلة علم البكتيريا . 81 (5): 741-746 . Bibcode : 1961JBact..81..741A . doi : 10.1128/JB.81.5.741-746.1961 . PMC 279084. PMID 16561900 .  
  31. ^ أنجيلوف، ملاك؛ بيرغن، بول. نادلر، فلوريان. هورنبرج، فيليب؛ ليتشيف، أنتوني؛ أوبيلاكر، ماريا؛ باشل، فيونا؛ كوستر، برنهارد. ليبل ، وولفجانج (10 فبراير 2015). "رواية Flp pilus التحول الطبيعي المعتمد على التولد الحيوي" . الحدود في علم الأحياء الدقيقة . 6 : 84. دوى : 10.3389/fmicb.2015.00084 . بمك 4322843 . بميد 25713572 .  
  32. ↑ ليتشيف، أنتوني؛ أنجيلوف، أنجيل؛ كوكورول، إينيغو؛ ليبل، وولفغانغ (30 يوليو 2019). "الأحماض الأمينية كعوامل غذائية و(p)ppGpp كهرمون إنذار للاستجابة الصارمة تنظم التحول الطبيعي في بكتيريا المكورات الصفراء" . التقارير العلمية . 9 (1): 11030. Bibcode : 2019NatSR...911030L . doi : 10.1038/s41598-019-47423- x . PMC 6667448. PMID 31363120 .  
  33. ↑ كين إي سي، بليسكوفسكي في في، مالاغون إف، بيكر جيه دي، برينس جيه إس، كلاوس جيه إس، أدهيا إس إل (يناير 2017). "عاثيات بكتيرية جديدة فائقة الانتشار تعزز النقل الأفقي للجينات عن طريق التحول" . mBio . 8 ( 1) e02115-16: e02115–16. Bibcode : 2017mBio....815.16K . doi : 10.1128/mBio.02115-16 . PMC 5241400. PMID 28096488 .  
  34. ↑ Claverys JP, Prudhomme M, Martin B (2006). "تحفيز منظمات الكفاءة كاستجابة عامة للإجهاد في البكتيريا موجبة الجرام". Annual Review of Microbiology . 60 : 451–75 . doi : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142139 . PMID 16771651 . 
  35. ^ Michod RE، Wojciechowski MF، Hoelzer MA (يناير 1988). "إصلاح الحمض النووي وتطور التحول في بكتيريا Bacillus subtilis" . علم الوراثة . 118 (1): 31– 9. دوى : 10.1093/علم الوراثة/118.1.31 . بمك 1203263 . بميد 8608929 .  
  36. ↑ دورر إم إس، فيرو جيه، سلامة إن آر (يوليو 2010). بلانك إس آر (محرر). "تلف الحمض النووي يحفز التبادل الجيني في جرثومة الملوية البوابية" . مجلة PLOS للأمراض . 6 (7) e1001026. doi : 10.1371/journal.ppat.1001026 . PMC 2912397. PMID 20686662 .  
  37. 1 2 شاربنتييه إكس، كاي إي، شنايدر دي، شومان إتش إيه (مارس 2011). "المضادات الحيوية والأشعة فوق البنفسجية تحفزان القدرة على التحول الطبيعي في بكتيريا الليجيونيلا الرئوية" . مجلة علم البكتيريا . 193 (5): 1114-21 . doi : 10.1128/JB.01146-10 . PMC 3067580. PMID 21169481 .  
  38. ↑ ألبرتيني إس، شيتيلات إيه إيه، ميلر بي، موستر دبليو، بوجاداس إي، ستروبل آر، جوك إي (يوليو 1995). "السمية الجينية لـ 17 سمًا من سم الجيراز وأربعة سموم من نوع توبويزوميراز II في الثدييات في أنظمة اختبار بدائية النواة وحقيقية النواة". علم الطفرات . 10 (4): 343-351 . doi : 10.1093/mutage/10.4.343 . PMID 7476271 . 
  39. ↑ واشبورن، آر إس، وغوتسمان، إم إي (يناير 2011). "إنهاء النسخ يحافظ على سلامة الكروموسوم" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 108 (2): 792-797 . Bibcode : 2011PNAS..108..792W . doi : 10.1073 / pnas.1009564108 . PMC 3021005. PMID 21183718 .  
  40. ↑ ساكانو ك، أويكاوا س، هاسيغاوا ك، كاوانيشي س (نوفمبر 2001). "يحفز الهيدروكسي يوريا تلف الحمض النووي في مواقع محددة عبر تكوين بيروكسيد الهيدروجين وأكسيد النيتريك" . المجلة اليابانية لأبحاث السرطان . 92 (11): 1166-1174 . doi : 10.1111/j.1349-7006.2001.tb02136.x . PMC 5926660. PMID 11714440 .  
  41. ↑ شارما، د.ك.، سوني، إ.، راجبوروهيت، ي.س. (يناير 2025). "النجاة من العاصفة: استكشاف دور التحول الطبيعي في التغذية وإصلاح الحمض النووي لبكتيريا دايينوكوكس راديودورانس المُجهدة" . مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقية والبيئية . 91 (1) e01371-24: e0137124. Bibcode : 2025ApEnM..91E1371S . doi : 10.1128/aem.01371-24 . PMC 11784314. PMID 39651863 .  
  42. 1 2 بيرنشتاين هـ، بيرنشتاين س، ميشود ر.إي (2012). "الفصل 1: إصلاح الحمض النووي كوظيفة تكيفية أساسية للجنس في البكتيريا وحقيقيات النوى" . في كيمورا س، شيميزو س (محرران). إصلاح الحمض النووي: أبحاث جديدة . دار نوفا للعلوم، هاوباج، نيويورك، ص 1-49 . ISBN  978-1-62100-808-8.
  43. ↑ ميشود، ر. إي.، بيرنشتاين، هـ.، نيديلكو، أ. م. (مايو 2008). "القيمة التكيفية للجنس في مسببات الأمراض الميكروبية" (ملف PDF) . العدوى، علم الوراثة والتطور . 8 (3): 267-285 . Bibcode : 2008InfGE...8..267M . doi : 10.1016/j.meegid.2008.01.002 . PMID 18295550. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11 مايو 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2013 . 
  44. ↑ دوناهو، ر. أ.، وبلوم، ف. ر. (يوليو 1998). "تحويل الخلايا ذات الكفاءة الكيميائية بكفاءة عالية وبكميات كبيرة" (ملف PDF) . فوكس . المجلد 20، العدد 2. الصفحات 54-56 . OCLC 12352630. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2013-03-06 - عبر إنفيتوجين.    
  45. 1 2 سريفاستافا س (2013). علم وراثة البكتيريا (ملف PDF) . الهند: سبرينغر-فيرلاغ . doi : 10.1007/978-81-322-1090-0 . ISBN 978-81-322-1089-4. S2CID 35917467 . 
  46. ↑ كاواي إس، هاشيموتو دبليو، موراتا ك (1 نوفمبر 2010). "تحويل الخميرة Saccharomyces cerevisiae والفطريات الأخرى: الطرق والآلية الكامنة المحتملة" . الحشرات المعدلة وراثيًا . 1 (6): 395-403 . doi : 10.4161/bbug.1.6.13257 . PMC 3056089. PMID 21468206 .  
  47. ↑ هينين أ، هيكس جيه بي، فينك جي آر (أبريل 1978). "تحويل الخميرة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 75 (4): 1929-1933 . Bibcode : 1978PNAS...75.1929H . doi : 10.1073 / pnas.75.4.1929 . PMC 392455. PMID 347451 .  
  48. ↑ إيتو هـ، فوكودا ي، موراتا ك، كيمورا أ (يناير 1983). "تحويل خلايا الخميرة السليمة المعالجة بأيونات قلوية" . مجلة علم البكتيريا . 153 (1): 163-168 . Bibcode : 1983JBact.153..163I . doi : 10.1128/JB.153.1.163-168.1983 . PMC 217353. PMID 6336730 .  
  49. ↑ جيتز، آر. دي.، وودز، آر. إيه. (2002). "تحويل الخميرة باستخدام طريقة أسيتات الليثيوم/الحمض النووي أحادي السلسلة/بولي إيثيلين جليكول". دليل علم وراثة الخميرة والبيولوجيا الجزيئية والخلوية - الجزء ب . طرق في علم الإنزيمات. المجلد 350. الصفحات 87-96 . doi : 10.1016/S0076-6879(02)50957-5 . ISBN   978-0-12-182253-8PMID 12073338​​ 
  50. ↑ جيتز، آر. دي.، وشيستل، آر. إتش.، وويليمز، إيه. آر.، وودز، آر. إيه. (أبريل 1995). " دراسات حول تحويل خلايا الخميرة السليمة باستخدام طريقة LiAc/SS-DNA/PEG". الخميرة . 11 (4): 355-360 . doi : 10.1002/yea.320110408 . PMID 7785336. S2CID 22611810 .  
  51. ↑ شيستل، روبرت هـ.؛ مانيفاساكام، ب.؛ وودز، روبن أ.؛ جيتزت، ر. دانيال (1 أغسطس 1993). "إدخال الحمض النووي إلى الخميرة عن طريق التحويل". طرق . 5 (2): 79-85 . doi : 10.1006/meth.1993.1011 .
  52. ↑ سبنسر، ف.؛ كيتنر، ج.؛ كونلي، س.؛ هيتر، ب. (1 أغسطس 1993). "الاستنساخ والتلاعب المستهدفان لقطاعات الحمض النووي الكبيرة في الخميرة باستخدام إعادة التركيب". طرق . 5 (2): 161-175 . doi : 10.1006/meth.1993.1021 .
  53. ↑ كوستانزو، إم سي، فوكس ، تي دي (نوفمبر 1988). "تحويل الخميرة بالتحريك باستخدام الخرز الزجاجي" . علم الوراثة . 120 (3): 667-70 . doi : 10.1093/genetics/120.3.667 . PMC 1203545. PMID 3066683 .  
  54. ↑ دومن آر جيه، ستراسر إيه دبليو، هونر سي بي، هولنبرغ سي بي (أكتوبر 1991). "إجراء تحويل فعال يُمكّن من التخزين طويل الأمد للخلايا المؤهلة من أجناس الخميرة المختلفة". الخميرة . 7 ( 7): 691-692 . doi : 10.1002/yea.320070704 . PMID 1776359. S2CID 7108750 .  
  55. ↑ هاياما واي، فوكودا واي، كاواي إس، هاشيموتو دبليو، موراتا كيه (2002). "طريقة تحويل بسيطة للغاية وسريعة وفعالة للغاية لخميرة Saccharomyces cerevisiae باستخدام الجلوتاثيون وخلايا المرحلة اللوغاريتمية المبكرة". مجلة العلوم الحيوية والهندسة الحيوية . 94 (2): 166-171 . doi : 10.1016/s1389-1723(02)80138-4 . PMID 16233287 . 
  56. ^ "الأنواع: أجروباكتريوم فابروم" . lpsn.dsmz.de .
  57. ↑ في. سينغ ودي. كيه. جاين (2014). "تطبيقات الحمض النووي المؤتلف". علم الأحياء ISC . دار نشر ناجين براكاشان. ص 840. 
  58. 1 2 3 4 5 6 بويدينوك، ن. ل.؛ بلوم، يا. ب. (مارس 2018). "التطورات والمشاكل والآفاق في التحويل الجيني للفطريات". علم الخلية وعلم الوراثة . 52 (2): 139-154 . doi : 10.3103/S009545271802007X . ISSN 0095-4527 . S2CID 4561837 .  
  59. ^ هو ليا. فنغ، جياو. لو شا؛ تشن، زيوين. تشن، تشونمي. هو يا؛ يي، شيوين. شي، ليان (2017). "التحول الوراثي للفطريات" . المجلة الدولية لعلم الأحياء التنموي . 61 ( 6– 7): 375– 381. دوى : 10.1387/ijdb.160026lh . ردمك 0214-6282 . بميد 27528043 .  
  60. ↑ والتز، إميلي (أبريل 2016). "فطر معدل جينيًا بتقنية كريسبر يفلت من الرقابة الأمريكية" . مجلة نيتشر . 532 (7599): 293. Bibcode : 2016Natur.532..293W . doi : 10.1038/nature.2016.19754 . ISSN 0028-0836 . PMID 27111611 .  
  61. ^ ريفيرا، آنا ليونور. ماجانيا أورتيز، دينيس؛ غوميز ليم، ميغيل؛ فرنانديز، فرانسيسكو؛ لوسكي، أكيم م. (يونيو 2014). "الطرق الفيزيائية للتحول الوراثي للفطريات والخميرة". فيزياء الحياة مراجعات . 11 (2): 184– 203. بيب كود : 2014PhLRv..11..184R . دوى : 10.1016/j.plrev.2014.01.007 . بميد 24507729 . 
  62. ↑ التحول البكتيري ( مؤرشف بتاريخ 10 يونيو 2010 في أرشيف الإنترنت)
  63. ↑ إينوي هـ، نوجيما هـ، أوكاياما هـ (نوفمبر 1990). "تحويل عالي الكفاءة لبكتيريا الإشريكية القولونية باستخدام البلازميدات". جين . 96 (1): 23-28 . doi : 10.1016/0378-1119(90)90336-P . PMID 2265755 . 
  64. ↑ دوناهو، ر. أ.، وبلوم، ف. ر. (سبتمبر 1998). "كفاءة تحويل بكتيريا الإشريكية القولونية المُعرَّضة للتحويل الكهربائي باستخدام الحمض النووي البلازميدي الكبير" (ملف PDF) . فوكس . 20 (3): 77-78 . مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2011.
  65. ↑ بيرنبوم، إتش سي، ودولي ، جيه (نوفمبر 1979). "إجراء استخلاص قلوي سريع لفحص الحمض النووي البلازميدي المؤتلف" . أبحاث الأحماض النووية . 7 (6): 1513-23 . doi : 10.1093/nar/7.6.1513 . PMC 342324. PMID 388356 .  
  • التحول البكتيري (رسوم متحركة بتقنية فلاش)
  • "استعد، صوب، أطلق!" في معهد ماكس بلانك لفسيولوجيا النبات الجزيئية في بوتسدام-غولم، تُقصف خلايا النبات باستخدام مدفع جسيمات.