Trasformazione (genetica)
In biologia molecolare, la trasformazione è l'alterazione genetica di una cellula tramite l'assorbimento diretto e l'espressione del DNA dall'ambiente circostante.
La trasformazione avviene naturalmente in alcune specie di batteri e può essere fatta anche artificialmente. I batteri che sono in grado di essere trasformati, sia naturalmente che artificialmente, sono chiamati competenti.
La trasformazione è uno dei tre processi con cui il materiale genetico esterno può essere introdotto nelle cellule batteriche. Gli altri due sono la coniugazione (trasferimento di materiale genetico tra due cellule batteriche in contatto diretto) e la trasduzione (iniezione di DNA estraneo da parte di un batteriofago nell'ospite).
La trasformazione può anche essere usata per descrivere l'inserimento di nuovo materiale genetico in cellule non batteriche, come le cellule animali e vegetali. L'introduzione di DNA estraneo nelle cellule eucariote è solitamente chiamata "transfezione".
Storia
La trasformazione fu dimostrata per la prima volta nel 1928 dal batteriologo britannico FrederickGriffith. Griffith scoprì che un ceppo innocuo di Streptococcus pneumoniae poteva essere reso virulento dopo essere stato esposto a ceppi virulenti uccisi dal calore.
Griffith pensava che qualche "principio di trasformazione" del ceppo ucciso dal calore fosse responsabile di rendere virulento il ceppo innocuo. Nel 1944 questo principio di trasformazione fu identificato come genetico da Oswald Avery, Colin MacLeod, e Maclyn McCarty. Hanno isolato il DNA da un ceppo virulento di S. pneumoniae e usando solo questo DNA sono stati in grado di rendere virulento un ceppo innocuo. Hanno chiamato questo assorbimento e incorporazione del DNA da parte dei batteri 'trasformazione'. Vedi esperimentoAvery-MacLeod-McCarty.
I risultati di questi esperimenti furono inizialmente accolti con scetticismo dalla comunità scientifica. Non fino alla scoperta di altri metodi di trasferimento genetico (coniugazione nel 1947 e trasduzione nel 1953) da parte di Joshua Lederberg, gli esperimenti di Avery furono accettati. La trasformazione non divenne una procedura di routine nei laboratori fino al 1972, quando Cohen trasformò con successo Escherichia coli trattando i batteri con cloruro di calcio. Questo creò una procedura efficiente e conveniente per trasformare i batteri e aprì la strada alla biotecnologia e alla ricerca.
La trasformazione di cellule animali e vegetali è stata anche studiata con il primo topo transgenico creato iniettando un gene per un ormone della crescita del ratto in un embrione di topo nel 1982.
Nel 1907 fu scoperto un batterio che causava tumori alle piante, Agrobacterium tumefaciens, e nei primi anni '70 si scoprì che l'agente che induceva il tumore era un plasmide di DNA chiamato plasmide Ti. Rimuovendo i geni del plasmide che causavano il tumore e aggiungendo nuovi geni, i ricercatori furono in grado di infettare le piante con A. tumefaciens e lasciare che i batteri inserissero il loro DNA scelto nei genomi delle piante.
Non tutte le cellule vegetali sono suscettibili all'infezione da A. tumefaciens, quindi sono stati sviluppati altri metodi tra cui l'elettroporazione e la microiniezione. Il bombardamento di particelle è stato reso possibile con l'invenzione del Biolistic Particle Delivery System (pistola genica) di John Sanford nel 1990.
Domande e risposte
D: Che cos'è la trasformazione in biologia molecolare?
R: La trasformazione è il processo di alterazione genetica di una cellula attraverso l'assunzione diretta e l'espressione di DNA dall'ambiente circostante.
D: In quali specie di batteri la trasformazione avviene naturalmente?
R: La trasformazione avviene naturalmente in alcune specie di batteri.
D: Qual è il termine usato per i batteri che sono in grado di essere trasformati?
R: I batteri che sono in grado di trasformarsi sono chiamati competenti.
D: Quali sono gli altri due processi con cui il materiale genetico esterno può essere introdotto nelle cellule batteriche, oltre alla trasformazione?
R: Gli altri due processi con cui il materiale genetico esterno può essere introdotto nelle cellule batteriche sono la coniugazione e la trasduzione.
D: La trasformazione può essere fatta artificialmente?
R: Sì, la trasformazione può essere effettuata anche artificialmente.
D: Qual è la definizione di trasfezione?
R: La trasfezione è il processo di introduzione di nuovo materiale genetico in cellule non batteriche, come le cellule animali e vegetali.
D: In che modo la trasduzione differisce dalla trasformazione?
R: La trasduzione comporta l'iniezione di DNA estraneo da parte di un batteriofago nell'ospite, mentre la trasformazione comporta l'assorbimento diretto e l'espressione di DNA dall'ambiente circostante.
