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Lexikon der Biologie: Transformation

Transformation w [von spätlatein. transformatio = Umwandlung; Verb transformieren], 1) maligne Transformation, neoplastische Transformation, onkogene Zelltransformation, Zelltransformation. 2) heute (oft nicht ganz richtig) als Synonym zu Transfektion benutzt. 3) ein parasexueller Prozeß (Parasexualität), bei dem die Übertragung von Genen (Genübertragung) zwischen Zellen mit Hilfe isolierter DNA erfolgt, im Gegensatz zu Konjugation und Transduktion, wo Gene direkt zwischen Zellen bzw. durch Phagenpartikel (Bakteriophagen) als Vermittler übertragen werden. Durch Transformationsexperimente an Pneumokokken (Kapsel, Streptococcus) konnte 1944 erstmals (Avery, MacLeod und McCarty) der exakte Beweis für DNA (Desoxyribonucleinsäuren [Farbtafel]) als Träger der genetischen Information erbracht werden, nachdem bis zu diesem Zeitpunkt Proteine als genetische Informationsträger favorisiert worden waren ( vgl. Abb. ). Die Transformation von Bakterien- und Hefezellen, zunehmend aber auch von Zellen Höherer Organismen, ist heute eine der wichtigsten methodischen Grundlagen der Gentechnologie (Farbtafel) zur Einschleusung von in vitro rekombinierter (Rekombination) DNA (Plasmide, Vektoren). Zur Transformation von Zellen, insbesondere von Mikroorganismen, müssen diese vorher durch besondere Behandlungen in einen für die Transformation kompetenten Zustand gebracht werden (kompetente Zellen, Kompetenz). – Auch Pflanzenzellen müssen für eine Transformation vorbereitet werden, indem ihre undurchlässige Zellwand durch die Einwirkung von Enzymen (z.B. durch Cellulasen und Pektinasen) entfernt und die Zell-Membran zugänglich wird („Protoplastieren“ von Pflanzenzellen). In der Regel wird jedoch der Erreger der Wurzelhalsgallen (Wurzelkropf), Agrobacterium tumefaciens, eingesetzt, der natürlicherweise ein Plasmid in Pflanzenzellen einschleust. Das Gen der Wahl kann daher auf diesem Ti-Plasmid eingebaut und so in intakte Pflanzenzellen eingebracht werden. Alternativ dazu kann die DNA auf Goldpartikel aufgebracht und mit Hilfe einer Druckwelle durch die Zellwand hindurch in die Empfängerzelle hineingeschossen werden (biolistische Transformation; biolistische Methode). Bei Transformationsexperimenten, bei denen die eingeschleuste DNA nur vorübergehend in den Zellen erhalten bleibt und im Laufe weiterer Zellteilungen wieder verlorengeht, spricht man von transienter Transformation (auch als abortive Transformation bezeichnet). Transiente Transformationen beobachtet man immer dann, wenn sich die eingeschleuste DNA nicht selbst replizieren kann (da sie keinen Replikationsursprung [origin of replication] besitzt) oder nicht in das Genom der Zellen integriert wird. „Stabile“ Transformation dagegen beobachtet man, wenn die eingebrachte DNA in das Wirtsgenom integriert und mit diesem repliziert, d.h. an alle Tochterzellen weitergegeben wird. Die Aktivität von Genen, die durch die fremde DNA in die Zellen gelangt sind, unterliegt hierbei Einflüssen, welche durch die genaue Position der Integrationsstelle (Integration), z.B. in aktiven oder inaktiven Bereichen des Chromatin2}, bestimmt sind (positiver oder negativer Positionseffekt). Unter Cotransformation versteht man die Transformationen von Zellen mit gleichzeitig mehreren verschiedenen DNAs. Biochemie (Geschichte der), Cotransfektion, transgene Pflanzen, transgene Tiere. 4) Evolution, Transformationsserie. 5) Biotransformation.

E.G./P.N.



Transformation

Die Transformation von apathogenen Bakterien durch die isolierte DNA aus pathogenen Bakterien. Der von O.T. Avery et al. 1944 beschriebene Versuch wurde an Pneumokokken durchgeführt, nachdem F. Griffith schon 1928 gezeigt hatte, daß apathogene Pneumokokken durch hitzegetötete pathogene Pneumokokken wieder pathogen werden können. Die pathogenen Pneumokokken-Stämme sind von Kapseln umgeben (S-Stämme), während die apathogenen Stämme (R-Stämme) durch Mutation die Fähigkeit zur Kapselbildung verloren haben. Nach demselben Prinzip, jedoch mit Hilfe anderer (nichtpathogener) genetischer Marker, meist Antibiotika-Resistenz-Marker (Antibiotika-Resistenz), die in der Regel auf Plasmid- oder Phagen-DNAs lokalisiert sind, werden heute Zellen zur Einschleusung rekombinierter DNA im Rahmen gentechnologischer Verfahren (Gentechnologie) transformiert (Vektoren).

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