Baktérium- és fággenetika -V.

Frederick Griffith 1928-ban fedezte fel a jelenséget Streptococcus (Pneumococus) törzsekkel végzett kísérletezés közben. A Streptococcus pneumoniae S variánsa (smooth = síma) a beoltott egereket megbetegítette, míg az R variáns (rough = rücskös) nem. Ha az S variánst hőkezelte, szintén nem okozott betegséget, de a hőkezelt S és az élő R variáns összekeverése után megjelent ismét a patogén S variáns (10e1. ábra).

10e1. ábra: Griffith kísérlete

Az anyagot, amely az R variánst S variánssá alakította Griffith "transforming principle" néven emlegette. Kémiai természetéről nem volt fogalma, de a kísérletekből kiderült, hogy genetikai tulajdonságok vihetők át egy mesterséges rendszerben egyik baktériumból a másikba. Ma már ismert, hogy az R variáns nem termelt kapszuláris poliszacharidot (a bioszintézis gének valamelyikében volt hibás) és ezért nem volt képes megfertőzni az egereket. (A felszíni poliszacharidoknak sok felismerési folyamatban van szerepe.)

Oswald Avery, 1944-ben végzett kísérleteket hasonló Stereptococcus rendszeren, azzal a kölönbséggel, hogy megpróbálta a transzformáló anyagot azonosítani. Korszakalkotó eredmény született! Az S variáns baktérium fehérje, poliszacharid, lipid, RNS- és DNS-molekulái közül csak a DNS bizonyult hatékonynak a transzformációs kísérletekben. Igy Avery volt az első, aki bizonyította, hogy az örökletes anyag a DNS, a géneknek a DNS-molekulán kell elhelyezkedniük.

A transzformáció gének bejuttatása a recipiens szervezetbe tisztított DNS segítségével. A módszert alkalmazták géntérképezésre is. Napjainkban a rekombináns DNS-technika ("génsebészet") által alkalmazott rutin módszer, amikor E. coli, élesztő vagy más mikroorganizmus sejtekbe juttatják be a létrehozott rekombináns DNS-molekulákat (általában plazmid vagy fágvektorok segítségével). A vektor molekula képes önállóan replikálódni (fennmaradni) a sejtben, és hordoz legalább egy szelekciós markert (ált. antibiotikum rezisztenciagént). Ez teszi lehetővé, hogy a DNS-t felvevő sejteket ki lehessen válogatni a többi sejt közül (a megfelelő antibiotikum jelenlétében a nem transzformált sejtek elpusztulnak). A DNS felvételére ugyanis csak a sejtek kis hányada képes, általában azok is csak egy meghatározott kezelés után. Ezeket nevezzük "kompetens sejtek"-nek. A rekombináns plazmid-DNS bejuttatásának hatékonysága speciális E. coli törzsek esetén 10⁷- 10⁸ transzformáns/mikrogram DNS. A 10-16. ábrán is látható, hogy a sejtekhez adott DNS mennyiségével egy ideig emelkedik a transzformánsok száma, majd a DNS-kötő (felvevő) helyek telítődnek, így ez az összefüggés megszűnik.

Az elektroporáció a tisztított DNS sejtekbe való bejuttatására, transzformánsok létrehozására szolgáló módszer. Nagyságrendekkel több transzformánst eredményezhet, mint a hagyományos kompetens sejteken történő transzformáció. Magasabbrendű eukarióta sejteket is lehet tisztított DNS-sel transzformálni a megfelelő technika (pl. mikroinjekció, elektroporáció, génpuska ...) alkalmazásával - lásd transzgenikus növények, állatok. Az orvosbiológiai kísérletekben a DNS-bejuttatását transzformáció helyett inkább a transzfekció kifejezéssel illetik.