spetsiifiline ülekanne. Meditsiiniline mikrobioloogia, immunoloogia ja viroloogia Bakterite DNA fragmentide ülekanne

Muutumine

Transformatsioon on puhta DNA ülekandmine ühest rakust teise. Transformatsiooni avastas bakterioloog F. Griffiths 1928. aastal katsetes pneumokokkidega. Pneumokokkide puhul on teada kahte tüüpi tüvesid: S- ja R-vormid.

S-vormi iseloomustab polüsahhariidkapsli olemasolu, mille tõttu kunstlikul kasvatamisel moodustub siledad läikivad kolooniad; see vorm on hiirtele patogeenne. R-vormil ei ole kapslit, kunstliku kasvatamise ajal moodustab see karedaid kolooniaid; see vorm ei ole hiirtele patogeenne. Kuid kui hiirtele süstitakse samaaegselt surmatud S-rakke ja elusaid R-rakke, siis hiired surevad. Seetõttu mõjutavad ühe tüve geneetilised omadused teise tüve geneetilisi omadusi.

1944. aastal tõestasid O. Avery, K. McLeod ja M. McCarthy, et muutused rakkude pärilikes omadustes on seotud DNA ülekandega.

Raku võime transformeeruda on võimalik tema erilises olekus, mida nimetatakse kompetentsiks. Pädevates rakkudes muutub rakuseina ja plasmalemma koostis: sein muutub poorseks, plasmalemma moodustab arvukalt invaginatsioone ja välispinnale ilmuvad spetsiaalsed antigeenid - kompetentsifaktorid (eelkõige spetsiifilised madala molekulmassiga valgud).

AT looduslikud tingimused rakuväline puhas DNA moodustub prokarüootide surma (lüüsi) käigus.

Reeglina toimub transformatsioon ühe prokarüootiliigi sees, kuid homoloogsete geenide olemasolul täheldatakse ka liikidevahelist transformatsiooni.

Ümberkujundamise protsess hõlmab järgmisi etappe:

1. Transformeeriva kaheahelalise DNA kinnitumine retseptoritele retsipientraku pinnal.

2. Kaheahelalise DNA transformatsioon üheahelaliseks.

3. Üheahelalise DNA tungimine rakku.

4. Transformeeriva DNA integreerimine retsipiendi kromosoomi ja geneetilise materjali rekombinatsioon.

Transformeeriva DNA pikkus peaks olema 500 kuni 200 tuhat aluspaari. Ühe DNA ahela lagunemisel vabanevat energiat kasutatakse ülejäänud ahela aktiivseks transportimiseks rakku.

Transformatsiooni kolm esimest etappi ei sõltu DNA nukleotiidide koostisest. Transformeeriva DNA retsipiendi kromosoomi integreerumisprotsess on aga tõenäolisem, kui see DNA on väga homoloogne retsipiendi DNA-ga.

Teisendusprotsess on näidatud diagrammil. Iga joonelõik vastab ühele DNA ahelale. Transformeeriv DNA on näidatud mustana ja retsipientraku DNA hall.

Esimeses etapis kinnitub transformeeriv DNA retseptori saitidele retsipientraku pinnal.

Teises etapis muundatakse rakupinnal olev kaheahelaline DNA ühe ahelaga DNA-ks ühe ahela lõhustamise tõttu bakteriaalsete nukleaaside poolt.

Kolmandas etapis transporditakse järelejäänud DNA ahel läbi membraani tsütoplasmasse. Sel juhul kasutatakse täiendava ahela lagunemisel vabanevat energiat.

Bakterikromosoomi replikatsiooni käigus kinnitub transformeeriv DNA ahel retsipientraku homoloogse (osaliselt komplementaarse) DNA piirkonna külge. Sel juhul moodustub täieliku komplementaarsuse puudumise tõttu heterodupleks (“molekulaarne heterosügoot”) - kaheahelalise DNA osa, millel lämmastikualused ei ole kõigis nukleotiidipaarides vesiniksidemetega ühendatud. Ülejäänud DNA replitseerub normaalselt.

Pärast DNA replikatsiooni lõppu jaguneb retsipientrakk kaheks rakuks: osaliselt transformeeritud raku kromosoomiga, mis sisaldab heterodupleks-DNA piirkonda, ja transformeerimata raku. DNA replikatsiooni ajal osaliselt transformeeritud rakus valmivad komplementaarsed ahelad mõlemal DNA ahelal. Üks ahel säilitab algsed nukleotiidjärjestused, teine ​​aga muutub täielikult. Pärast osaliselt transformeeritud raku jagunemist moodustub üks transformeerimata rakk ja üks täielikult transformeerunud rakk, milles algne nukleotiidjärjestus asendatakse transformeeriva DNA nukleotiidjärjestusega.

Seega ei hõlma transformatsioon uute geenide lisamist, vaid retsipientgeenide asendamist homoloogsete nukleotiidjärjestustega.

Transformatsiooni sagedus prokarüootides sõltub transformeeriva DNA omadustest, selle kontsentratsioonist, retsipientraku seisundist ja bakterite tüübist. Transformeeritud rakkude maksimaalne sagedus ei ületa 1 100 raku kohta.

Transformatsioon on tuntud ka eukarüootide puhul. Eukarüootsete rakkude pinnal pole aga retseptorkohti ja transformeeriv DNA viiakse kunstlikult rakkudesse. Näiteks süstitakse DNA loomamunadesse otsese mikrosüstiga ja taimede munadesse mikrosüstiga õietolmutorusse.

Transduktsioon on geneetilise materjali ülekandmine viiruste poolt doonorrakust retsipientrakku.

Transduktsiooni fenomeni avastas 1951. aastal N. Zinder (J. Lederbergi õpilane).

Transduktsiooni käigus siseneb peremeesraku DNA virionidesse. Virioonid nakatavad teisi rakke ja algse bakteriraku DNA siseneb teise bakterirakku. Viiruse DNA integreerub bakterikromosoomi ja sisestatud bakteriaalne DNA rekombineerub bakterikromosoomi DNA-ga. Selle tulemusena transformeerub 50% rakkudest.

On olemas üldine (mittespetsiifiline), piiratud (spetsiifiline) ja katkendlik transduktsioon.

Üldine transduktsioon

Täieliku transduktsiooni käigus liidetakse doonori bakteri DNA fragmendid koos faagi DNA-ga või selle asemel juhuslikult küpsevasse faagiosakesse. Bakteri DNA fragmendid moodustuvad siis, kui seda faagi poolt kontrollitud ensüüm lõikab. Faagi osake võib sisaldada kuni 100 bakterigeeni.

Piiratud ülekanne

Piiratud transduktsiooni korral toimub rekombinatsioon – bakteri DNA asendab osa faagi DNA-st. osa rekombinantne DNA sisaldab väikest hulka bakterigeene, mis külgnevad bakterikromosoomi integreeritud faagi DNA-ga.

Täieliku ja piiratud transduktsiooni korral asendab doonor-DNA homoloogsed piirkonnad retsipiendi DNA-s. See protsess sarnaneb transformatsiooniga.

Abortiivne transduktsioon võib olla nii mittespetsiifiline kui ka spetsiifiline. Selle olemus seisneb selles, et faagi poolt transdutseeritud DNA fragment ei sisaldu retsipiendi kromosoomis, vaid eksisteerib tsütoplasmaatilise replikonina. Varem või hiljem kaob see replikon.

Viiruste transduktsiooni nähtust kasutatakse laialdaselt eukarüootide geeniülekandes. Kui kasutatakse viirust, mis ei suuda moodustada kapsiidi (see tähendab, et see eksisteerib ainult DNA kujul), siis transduktsioon ei erine põhimõtteliselt transformatsioonist ega geneetilise materjali konjugatiivsest ülekandest plasmiidvektorite abil. Vektorsüsteemid on loodud modifitseeritud SV40 viiruste (neid moodustavad rakus kuni 100 tuhat koopiat), herpese, vaktsiinia ja lillkapsa mosaiikviiruse põhjal.

Tuleb veel kord rõhutada, et kõik kirjeldatud rekombinatsioonitüübid ei ole seotud mitte uute DNA segmentide lisamisega, vaid olemasolevate nukleotiidjärjestuste asendamisega. Mida kõrgem on transformeeriva ja algse DNA vaheline homoloogia, seda suurem on eduka rekombinatsiooni tõenäosus. Lihtsaim viis on kõigis organismides esinevate ensüümide rekombinatsioon. Uusi kõrge spetsiifilisusega regulaatoreid on genoomi keerulisem sisestada. Seetõttu kasutatakse uute geenide genoomi viimiseks keerukamaid meetodeid, mis on seotud DNA biokeemiliste modifikatsioonidega.

Spetsiifilise transduktsiooni avastasid 1956. aastal M. Morse ning abikaasad E. ja J. Lederberg. Spetsiifilise transduktsiooni iseloomulik tunnus on see, et iga transdutseeriv faag edastab ainult teatud, väga piiratud bakterikromosoomi piirkonda. Kui üldistatud transduktsiooni korral toimib faag bakterite geneetilise materjali “passiivse” kandjana ja transdutseeritud bakterites toimub geneetiline rekombinatsioon vastavalt rekombinatsiooniprotsessi üldistele mustritele, siis spetsiifilise transduktsiooni korral ei toimi faag mitte ainult. kannab üle geneetilise materjali, kuid tagab ka selle inkorporeerimise bakterikromosoomi. Spetsiifilise transduktsiooni tuntuim näide on transduktsioon, mille viib läbi λ faag, mis on võimeline nakatama E. coli bakterirakke, integreerides sellele järgnevalt selle DNA bakteri genoomi. Bakterite lüsogeniseerimise käigus integreerub kohaspetsiifilise rekombinatsiooni (DNA ahelate katkemine ja risttaasühendamine) tulemusena parasvöötme faag λ nende kromosoomi ainult ühes kohas: bio- ja gal lookuse vahelisel alal. Seda piirkonda nimetatakse attλ. Profaagi väljalõikamine (ekstsisioon) kromosoomist profaagi esilekutsumise ajal viiakse samuti läbi vastavalt kohaspetsiifilise rekombinatsiooni mehhanismile. Saidispetsiifiline rekombinatsioon toimub täpselt, kuid mitte vigadeta. Ligikaudu üks kord miljoni sündmuse kohta profaagide väljalõikamise ajal ei toimu rekombinatsioon mitte attλ saidis, vaid haarab gal või biopiirkonnad. Arvatakse, et selle põhjuseks on ahela "vale" moodustumine profaagi lagunemise ajal. Selle tulemusena lõhustatakse profaagiga külgnev bakterigenoomi piirkond kromosoomist ja see muutub vaba faagi genoomi osaks. Profaagi genoomi piirkond, mis vastab selle asukohale ahelas, jääb bakterikromosoomi. Seega toimub profaagi ja bakterikromosoomi vahel geneetiline vahetus. Faagi genoomi integreeruv bakteriaalne geneetiline materjal võib asendada kuni 1/3 faagi geneetilisest materjalist. Pärast faagi DNA pakendamist, millest osa on asendatud bakteriaalse DNA-ga, moodustuvad faagipeasse defektsed faagiosakesed. Faag on defektne, kuna pea maht on piiratud ja kui selle genoomi on kaasatud bakteriaalne DNA fragment, jääb osa faagi genoomist bakterikromosoomi. Kui defekt on ebaoluline, jääb faag elujõuliseks, kuna selle valgukate jääb puutumatuks ja tagab adsorptsiooni rakkudele. Selline defektne faag võib nakatada teisi rakke, kuid ei saa põhjustada reproduktiivinfektsiooni, kuna paljunemise eest vastutavad geenid puuduvad. Kui sellises defektses faagis säilivad DNA kleepuvad otsad, mis tagavad selle muutumise ringikujuliseks, siis võib defektse faagi DNA koos bakteri DNA fragmendiga integreeruda retsipientbakterite DNA-sse ja põhjustada nende lüsogeniseerumist. tekivad defektsed osakesed, mis sisaldavad gal lookuse geene. Sellised defektsed osakesed on tähistatud λdgal (faag λ, defektne, gal). Kui faagi λ genoom sisaldab biotiini sünteesi eest vastutavat geeni, siis λdbio. Seega, kui retsipientrakke töödelda bio– või gal– fagolüsaadiga, mis on saadud pärast doonorbakteri nakatamist defektseid osakesi sisaldava faagiga λ, moodustuvad transduktandid bio+ või gal+ sagedusega 10–5–10–6. Spetsiifilist transduktsiooni ei vii E. coli-s läbi mitte ainult λ-faag, vaid ka sarnased faagid, mida nimetatakse lambdoidfaagideks, mille hulka kuuluvad φ80, 434, 82 jne. Eelkõige liidetakse φ80 faag kromosoomi kodeerivate geenide läheduses trüptofaani sünteesi eest vastutavate ensüümide moodustumine. Sel põhjusel sobib φ80 faag trp geenide ülekandmiseks. Leiti, et S. typhimurium'i P22 faag suudab lisaks üldisele transduktsioonile läbi viia ka spetsiifilist transduktsiooni. Lüütilise arengutsükli ajal võib bakteriofaag P22 läbi viia üldist transduktsiooni, lüsogeniseerimise ajal aga spetsiifilist transduktsiooni. P22 faagi DNA integreeritakse kromosoomi piirkonda proliini sünteesi eest vastutavate geenide kõrvale. Profaagi integreerimine stimuleerib dramaatiliselt spetsiifiliste transdutseerivate osakeste moodustumist. Seega nõuab spetsiifiline transduktsioon doonorbakterite eelnevat lüsogeniseerimist ja sellele järgnevat profaagi esilekutsumist rakkudest. Saadud defektsed transdutseerivad faagiosakesed nakatavad retsipientüve rakke, need lüsogeniseeritakse ja profaag sisestatakse koos doonori bakteri genoomi osaga retsipiendi kromosoomi. Transduktsiooni saab kasutada järgmistes suundades: transdutseerida plasmiidid ja doonorkromosoomi lühikesed fragmendid; antud genotüübi tüvede, eelkõige isogeensete tüvede konstrueerimiseks. Siin annab ülekantud fragmentide väike suurus transduktsiooni eelise konjugatsiooni ees. Üldistatud transduktsiooni abil konstrueeritud isogeensed tüved erinevad ainult transdutseeriva faagi poolt kantud kromosoomipiirkonna poolest; bakterigeenide täpseks kaardistamiseks, operonites järjestuse ja paiknemise ning üksikute geneetiliste determinantide peenstruktuuri kindlaksmääramiseks, mis viiakse läbi komplementatsioonitesti abil. Teatavasti on teatud tooterühma süntees eeldab mitme geeni toimimist. Oletame, et mõne ensüümi sünteesi määravad geenide a ja b produktid. Olgu kaks fenotüübiliselt identset mutanti, kes ei ole võimelised ensüümi sünteesima, kuid pole teada, kas nad on geneetiliselt identsed või erinevad. Genotüübi tuvastamiseks viiakse läbi transduktsioon, st faag paljundatakse ühe populatsiooni rakkudel ja seejärel nakatatakse fagolüsaadiga teise populatsiooni rakud. Kui selektiivsele söötmele külvamisel moodustuvad nii suured tõeliste transduktantide kolooniad kui ka väikesed abortiivsete transduktantide kolooniad, järeldatakse, et mutatsioonid on lokaliseeritud erinevates geenides.

Transduktsioon on geenide ülekandmine ühest bakterirakust teise bakteriofaagi poolt. Selle nähtuse tuvastasid esmakordselt 1952. aastal N. Zinder ja J. Lederberg. Nad viisid läbi uuringuid hiirtele patogeensete Salmonella typhimurium bakterite kohta. Nendest bakteritest valiti välja kaks tüve: auksotroofne tüvi 22A, mis ei suutnud sünteesida trüptofaani (T ~), ja tüvi 2A, mis on võimeline sünteesima trüptofaani (T 1 "). Need tüved külvati U-kujulisse torusse, mis eraldati põhjast. bakterifiltriga (joonis 24 Tüvi 22A (T~) inokuleeriti tuubi ühte põlve ja tüvi 2A (T1") teise. Pärast teatud inkubatsiooniperioodi andsid tüve 22A bakterid minimaalsele toitekeskkonnale külvamisel väikese arvu kolooniaid (transdutseeritud rakkude ilmumise sagedus oli N0 ~ 5). See näitas, et mõned rakud olid omandanud võime sünteesida trüptofaani. Kuidas võivad bakterid selle omaduse omandada? Uurimine

Riis. 24. Transduktsiooni katse skeem

näitas, et tüvi 22A oli P-22 faagi suhtes lüsogeenne. See
faag vabastati lüsogeensest kultuurist, lasti läbi
filter ja lüüsitud tüvi 2A. Lisades osa geneetilisest
tüvest 2A tuli bakterifaag tagasi ja kandis selle geneetilise materjali tüvesse 22A. Tüvi 22A kl
tüve 2A omandatud spetsiifilised pärilikud omadused,
sel juhul omadus sünteesida trüptofaani. Sarnasel viisil saab üle kanda ka muid tunnuseid, sealhulgas võimet
käärimine, antibiootikumiresistentsus jne.

Transduktsiooni nähtus on kindlaks tehtud ka Escherichia colis ja aktinomütseetides. Reeglina transdutseeritakse üks geen, harva kaks ja väga harva kolm seotud geeni. Geneetilise materjali ülekande käigus asendatakse osa faagi DNA molekulist. Faag kaotab oma fragmendi ja muutub defektseks. Geneetilise materjali kaasamine retsipientbakteri kromosoomi toimub sellise mehhanismi abil nagu ristumine. Toimub päriliku materjali vahetus retsipiendi kromosoomi homoloogsete piirkondade ja faagi poolt sisestatud materjali vahel.

Transduktsiooni on kolme tüüpi: üldine või mittespetsiifiline, spetsiifiline ja katkendlik. Faagiosakeste kokkupanemise ajal toimuva mittespetsiifilise transduktsiooni käigus võib nende peas koos faagi DNA-ga kaasata kõik mõjutatud bakteri DNA fragmendid. Selle tulemusena võivad doonorbakteri erinevad geenid kanduda retsipientrakkudesse. Mittespetsiifilist transduktsiooni saab läbi viia Escherichia, Shigella ja Salmonella faagide P-1 ja P-22 abil. Spetsiifilise transduktsiooni korral lülitatakse profaag bakterikromosoomi kindlasse kohta ja transdutseerib teatud geenid, mis asuvad doonorraku kromosoomis profaagi kõrval. Näiteks faag "k (lambda) profaagi olekus sisaldub Escherichia coli kromosoomis alati samas kohas ja transdutseerib lookuse, mis määrab võime kääritada galaktoosi. Kui profaagid eraldatakse peremees-DNA-st, siis Profaagiga külgnevad bakterigeenid lõhustatakse koos sellega kompositsioonikromosoomidest ja osa profaagi geenidest jääb selle koostisesse. Kogutransduktsiooni sagedus on 1 1 miljoni kohta kuni 1 100 miljoni kohta. Spetsiifiline transduktsioon toimub sagedamini.

On kindlaks tehtud, et retsipiendi rakku kantud doonori kromosoomi fragment ei sisaldu alati retsipiendi kromosoomis, vaid seda saab säilitada raku tsütoplasmas. Kui bakterid jagunevad, sisenevad nad ainult ühte tütarrakkudest. Seda seisundit nimetatakse katkendlikuks transduktsiooniks.

Üldise transduktsiooni korral kannavad peremeesraku DNA segmente sisaldavad faagiosakesed üle suhteliselt pikki genoomse DNA osi ühest bakterirakust teise. Transdutseerivad faagiosakesed moodustuvad teatud nakkusprotsesside käigus, kui raku DNA on tõhusalt lagunenud ja fragmente

raku DNA, ligikaudu faagi genoomi suurus, juhuslikult pakitud küpseteks bakteriofaagi osakesteks. Bakterirakkude hilisema nakatumise tulemusena faagiosakeste populatsiooniga, sealhulgas transdutseerivate faagidega, kannavad viimased doonorrakkude DNA nendesse nakatunud rakkudesse. Rekombinatsioon sisestatud doonor-DNA fragmentide ja retsipientraku DNA vahel viib viimase genotüübi muutumiseni.

Iga transdutseeriv faagiosake sisaldab tavaliselt ainult ühte juhuslikku algse doonori kromosoomi fragmenti. Tõenäosus doonori genoomi mis tahes osa kaasamiseks sellisesse osakesse on ligikaudu sama. Kuid transdutseeritud DNA segmentide üsna suure suuruse tõttu (teatud bakteriofaagide puhul on see umbes 100 kbp ehk 2,5 protsenti kogu E. coli kromosoomist) omandab retsipientrakk tavaliselt terve rühma geene ühe toiminguga. transduktsioon. Selle tulemusena transdutseeritakse doonorkromosoomis üksteisega tihedalt seotud geene suure sagedusega, teineteisest kaugel asuvad geenid aga sõltumatult. Geeni kaastransduktsiooni sageduse määramine aitab täpsustada geneetilisi kaarte, võimaldades hinnata tihedalt seotud geenide suhtelisi kaugusi. 3 Spetsiifiline (piiratud) transduktsioon

Teist tüüpi, spetsiifiline transduktsioon on iseloomulik parasvöötme bakteriofaagidele, mille nakkustsükkel katkeb viiruse genoomi inkorporeerimise tõttu nakatunud raku spetsiifilisse kromosomaalsesse DNA lookusesse. Selliseid integreeritud faagigenoome sisaldavaid baktereid nimetatakse lüsogeenne. Nad kannavad viiruse genoome oma kromosoomide pärilike elementidena. Lüsogeenses rakus replitseeruvad viiruse ja raku genoomid ühe üksusena ja on vastastikku ühilduvad. Faagi genoomi integreerimine peremeesraku genoomiga jätab faagi ilma võimest esile kutsuda rakusurma ja toota nakkuslikke järglasi. Sel põhjusel bakteriofaag

erinevalt võimeline lüsogeneesiks virulentne faag, sai nime mõõdukas.

Teatud tingimustel - induktsioon- lüsogeenne olek katkestatakse ja viiruse genoom lõigatakse peremeeskromosoomist välja. See paljuneb, moodustades palju viirusosakesi ja tapab raku. Tavaliselt on viiruse genoomi väljalõikamine väga täpne ja saadud faag sisaldab viiruse genoomi, mis vastab täielikult algsele.

Mõnikord lõigatakse faagi genoom valesti ja kromosomaalsed geenid sisalduvad tütarfaagi osakestes, külgnevad integreeritud viiruse genoomi. Need geenid lülitatakse sisse mõne viiruse geeni asemel. Järgmise nakatumistsükli jooksul lähevad doonorraku geenid koos faagigeenidega edasi retsipientrakkudesse. Pärast transdutseeriva faagi DNA inkorporeerimist retsipiendi genoomi omandab rakk koos faagi genoomiga ka eelmise faagi peremehe geneetilise teabe.

Seega toimib faag spetsiifilises transduktsioonis vektorina geeniülekandeks ühest rakust teise. Seda mehhanismi kasutades transdutseeritakse ainult need peremeesraku kromosomaalsed geenid, mis on tihedalt seotud viiruse genoomi integratsioonikohaga.

Kuna erinevad parasvöötme faagid sisestavad erinevatesse kromosoomikohtadesse, põhjustab nende vale lõikamine faagid, mis transdutseerivad erinevaid kromosomaalseid geene. nii et faagid lambda transdutseerivad galaktoosi metabolismi eest vastutavaid geene ehk geene, mis kontrollivad biotiini sünteesi, ja f80 faagid – erinev arv geene, mis kodeerivad trüptofaani biosünteesi ensüüme.

Faagi genoom on võimeline spetsiifiliseks transduktsiooniks tingimusel, et:

1 Transdutseerimiseks peab see omandama kovalentselt seotud mitteviirusliku DNA segmendi. See DNA segment on tavaliselt rakulist päritolu, kuid põhimõtteliselt võib see pärineda mis tahes allikast. Seda saab inkorporeerida kõikjal viiruse genoomis, kui see on

ei mõjuta viiruse DNA replikatsiooni nakatunud peremeesrakus ega selle võimet pakendada küpseteks faagiosakesteks.

2 Faagi genoom peab olema võimeline paljunema pärast retsipientraku nakatumist, st. Viiruse DNA peab säilitama replikatsiooni alguspunkti (OP) ja replikatsiooni toimumiseks vajalikud geenid.

3 Struktuurseid faagivalke kodeerivad faagigeenid peavad olema funktsionaalselt aktiivsed.

Spetsiifilist transduktsiooni kasutatakse laialdaselt molekulaargeneetikas. Vaatleme ühte näidet selle nähtuse sellisest rakendusest. Escherichia coli geen, mis kodeerib ensüümi beeta-galaktosidaasi sünteesi, sisaldab 3600 aluspaari. ja moodustab ühe tuhandiku selle mikroorganismi genoomist. Kui bakteriraku DNA fragment, mis kodeerib beeta-galaktosidaasi sünteesi, sisestatakse transdutseeriva lambda bakteriofaagi genoomi, võtab see enda alla ühe viieteistkümnendiku sellest, st lambda faagi DNA on rikastatud beeta-galaktosidaasi geeniga. 100 korda rohkem kui Escherichia coli DNA.

Transduktsioon - teatud tüüpi mikroorganismide rekombinatiivne varieeruvus, millega kaasneb geneetilise teabe ülekandmine doonorilt retsipiendile koos bakteriofaagiga. Bakterikromosoomi segmentide ülekandmine faagide poolt avastati 1951. aastal. Lederberg ja Zinder salmonella typhimurium, hiljem kirjeldatud paljudes bakterite perekondades: Salmonella, Escherichia, Shigella, Bacillus, Pseudomonas, Vibrio, Streptococcus, Slaphylococcus, Corynebacterium. Bakteriofaagi kapsiidmembraan kaitseb DNA-d nukleaaside toime eest, seetõttu ei ole transduktsioon erinevalt transformatsioonist nukleaaside suhtes tundlik. Transduktsioon viiakse läbi parasvöötme faagid. Nad kannavad üle vaid väikese fragmendi peremeesraku genoomist ja reeglina sama liigi isendite vahel, kuid geneetilise informatsiooni liikidevaheline ülekandmine on võimalik ka juhul, kui bakteriofaagil on lai valik võõrustajad.

Sõltuvalt faagi interaktsiooni tulemusest bakteriga eraldatakse lüütilised ja parasvöötme faagid.

Lüütilised (virulentsed) faagid nad süstivad rakku nukleiinhapet ja paljunevad selles, misjärel nad lahkuvad rakust lüüsi teel.

Lüsogeensed või parasvöötme faagid, olles oma DNA rakku süstinud, saavad nad teha kahte asja: 1) käivitada paljunemistsükkel ja lahkuda rakust lüüsi teel; 2) integreerida selle geneetiline informatsioon bakteri genoomi ja selle osana kanda üle tütarrakkudesse. Faage, mis on integreeritud bakteri genoomi, nimetatakse profaagid, ja genoomi integreeritud faagidega bakterid on lüsogeensed. Lüsogeneesi katkestavate tegurite (UV, ioniseeriv kiirgus, keemilised mutageenid) toimel sünteesitakse uuesti viirusosakesed ja lahkuvad rakust. Mõõduka faagi näide on faag l, mis nakatab E. coli. Selle ülekande etapid:

1. Faagi adsorptsioon pinnaretseptoritele E. coli.
2. Faagi saba tungimine läbi rakuseina ja DNA süstimine peremeesrakku.
3. Tsirkulaarse faagi DNA molekuli rekombinatsioon peremees-DNA-ga ja lüsogeneesi loomine (faagi DNA on integreeritud olekus).
4. Profaagi ülekandmine tütarrakkudesse paljunemise ajal E. coli. Mida rohkem jagunemisi, seda rohkem rakke bakteriofaag sisaldab. .
5. lüsogeneesi lõpp. Bakteriofaagi DNA lõigatakse bakterikromosoomist välja. Toimub viirusvalkude süntees ja faagi DNA replikatsioon, millega kaasneb viiruseosakeste küpsemine ja nende vabanemine rakust selle lüüsi teel. Ekstsisiooni ajal suudab bakteriofaag kinni püüda lähedalasuvaid bakterigeene, mis seejärel sisenevad retsipientrakku.
6. Bakterigeene kandva bakteriofaagi genoomi kinnistamine retsipientbakteri DNA-sse. Sõltuvalt bakteriofaagi kinnitumise kohast eristatakse järgmisi transduktsiooni tüüpe:

a. Mittespetsiifiline (üldine). Bakteriofaag võib integreeruda kõikjal bakteri genoomis ja seetõttu on see võimeline kandma peremeesorganismi DNA mis tahes fragmenti.

b. spetsiifiline. Bakteriofaag integreerub bakteri genoomi rangelt määratletud kohtadesse ja kannab seetõttu üle ainult rangelt määratletud DNA fragmente.

c. katkendlik. Bakteriofaagi poolt üle kantud doonori bakterikromosoomi osa ei rekombinatsiooni retsipiendi kromosoomiga, vaid jääb kromosoomist väljapoole. Toimub ülekantud DNA transkriptsioon (nagu näitab vastava geeniprodukti süntees), kuid mitte replikatsioon. Rakkude jagunemise protsessis läheb doonorfragment ainult ühte tütarrakku ja kaob aja jooksul.