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Lexikon der Biochemie: Transduktion

Transduktion, Übertragung von DNA von einer Bakterienzelle in eine andere mittels Bakteriophagen. Man unterscheidet zwei Arten. Bei der allgemeinen T. infiziert der Phage die Bakterienzelle (den Donor) und tritt in einen nichtlysogenen Zyklus ein, der zu Lyse der Zelle und Freisetzung von Phagennachkommen führt. Im Verlauf der Phagenverpackung innerhalb der infizierten Bakterienzelle können Teile der abgebauten Bakterien-DNA fälschlicherweise in die Phagenköpfe mit eingebaut werden. Im Fall von E. coli und Phage P1 kann dieser DNA-Teil nicht größer als 3% des Wirtsgenoms sein und stellt ein vollkommen zufälliges Teilstück der fragmentierten Wirts-DNA dar. Infiziert die neue Phagenpopulation eine zweite Bakterienkultur (Rezipient), so werden bei der richtigen Verdünnung (ein Phagenpartikel auf eine Bakterienzelle) einige Zellen ausschließlich mit der fälschlicherweise verpackten Bakterien-DNA infiziert. Diese DNA kann mittels genetischer Rekombination in das Rezipienten-Genom integriert und durch die Rezipientenzelle exprimiert werden.

Im Fall der speziellen T. wird der Phage (z.B. λ) unter lysogenen Bedingungen (Phagenentwicklung) an einer spezifischen Stelle in der Rezipienten-DNA integriert. Wird dann der lytische Zyklus initiiert (durch Temperaturänderung, UV-Licht, u.a.), trägt die Phagen-DNA einiger Phagennachkommen kleine Fragmente der Bakterien-DNA aus der spezifischen Integrationsstelle. Bei einer nachfolgenden Infektion des Rezipienten unter lysogenen Bedingungen wird die Phagen-DNA mit der anhängenden Bakterien-DNA in die Rezipienten-DNA eingebaut. Das transferierte Fragment der Bakterien-DNA ist nicht zufällig ausgewählt, sondern kann nur von Donor-DNA abstammen, die sich in dem Bereich der spezifischen Integrationsstelle befindet. So gibt es einen λ-Phagen, der im Bereich der Histidinverwertungsgene (engl. histidine utilization genes, hut) von Salmonella integriert wird. Untersuchungen zur Organisation des Tryptophan-Synthase-Operons wurde durch T. mit einem λ-Phagen untersucht, der spezifisch in den Bereich der Gene für die Tryptophan-Synthese der E.-coli-DNA integriert wird,

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