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Lexikon der Biologie: Transduktion

Transduktion w [von latein. traductio = Hinüberführung], 1) Molekulargenetik: die Genübertragung mit Hilfe von Bakteriophagen oder anderen Viren als Vehikel. Die Transduktion an Bakterien mit Hilfe von temperenten Phagen (in diesem Zusammenhang auch transduzierende Phagen genannt) wurde schon in den 1950er Jahren beobachtet. Beim Übergang vom lysogenen in den lytischen Vermehrungszyklus ( Bakteriophagen II ) wird in einem ersten Schritt Phagen-DNA aus dem Bakteriengenom (Bakterienchromosom) freigesetzt. Bei der kurz darauf einsetzenden Bildung von Phagenpartikeln können neben der freigesetzten Phagen-DNA auch mehr oder weniger große Segmente von Bakterien-DNA in Phagenhüllen verpackt werden. Nach Auflösung der Bakterien (Bakteriolyse) unter Freisetzung von Phagenpartikeln können letztere erneut Bakterienzellen infizieren (Virusinfektion) und dabei die DNA-Segmente bzw. die darin enthaltenen Gene der ursprünglichen Wirtszelle (Donorzelle) in die neue Wirtszelle (Rezeptorzelle) einschleusen. Durch Rekombination können schließlich die übertragenen Gene in das Genom des neuen Wirts integriert werden. Wegen der räumlichen Begrenzung der Phagenhüllen eignet sich Transduktion nur zur Übertragung relativ kleiner DNA-Segmente. Erfolgt im lysogenen Vermehrungszyklus die Integration des transduzierenden Phagen immer an derselben Stelle des Bakteriengenoms, wie z.B. beim Lambda-Phagen, so können nur die der Integrationsstelle unmittelbar angrenzenden Gene durch Transduktion übertragen werden (spezielle Transduktion). Dagegen kann die Integration anderer temperenter Phagen, z.B. des Mu-Phagen, an beliebigen Stellen des Wirtsgenoms erfolgen, weshalb diese Phagen beliebige bakterielle Gene durch Transduktion übertragen können (allgemeine Transduktion). Die in die Rezeptorzellen gelangenden DNA-Fragmente werden nur zum kleinen Teil (etwa 10%) stabil in das Bakteriengenom eingebaut und an Folgegenerationen weitervererbt. Meist bleiben die Fragmente ohne Vermehrung in den jeweiligen Zellen liegen, so daß auch nach vielen Zellteilungen jeweils nur eine einzige Zelle des Klons das betreffende DNA-Fragment besitzt. Diese Situation, die letztlich durch „Ausdünnung“ in den Folgegenerationen zum Verlust des übertragenen DNA-Fragments – bzw. der in ihm codierten genetischen Information – führt, wird abortive Transduktion genannt. Auch Tierviren und Humanviren können als Vehikel zur Transduktion von Genen wirken. Von besonderem Interesse ist die Transduktion von Onkogenen durch RNA-Tumorviren. Cotransduktion, Lederberg (J.), Parasexualität, Transfektion, Transformation. 2) Physiologie: die Weiterleitung eines Signals durch intrazelluläre Signalkaskaden (Signaltransduktion). 3) Sinnesphysiologie: Umwandlung der Energie eines Reizes (mechanisch, chemisch oder visuell) in einer Rezeptorzelle (Rezeptoren) in elektrische Erregung, das Rezeptorpotential. Der Transduktionsprozeß hat eine Änderung der Ionenleitfähigkeit in der Rezeptorzelle zur Folge, was zu einer Depolarisation oder einer Hyperpolarisation der Zelle führt, bei primären Sinneszellen auch zu Aktionspotentialen. Geschmackstransduktion, olfaktorische Transduktion, Reizphysiologie.

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