Transformasyon

Moleküler biyolojide transformasyon, bir hücrenin içine yabancı bir genin girmesi, bu DNA'nın genomunun parçası haline gelmesi ve DNA'daki genlerin ifade olması sonucu, o hücrenin değişime uğramasıdır. Belli tip transformasyonlar için daha özel terimler kullanılır: DNA'nın hücre içine girmesi bir virüs aracılığıyla olursa buna transdüksiyon denir; DNA bakteri hücrelerinin birbiriyle teması sonucu birinden öbürüne aktarılmışsa buna konjugasyon denir; doku kültüründeki hücrelerin transformasyonuna transfeksiyon denir. Sıfat hali olarak, yani "transformasyona uğramış" anlamında, 'transforme' kullanılır.
Benzer yöntemlerle hücre içine RNA da sokulabilir ve hücrenin özelliklerini geçici olarak değiştirebilir ama bunun sonucunda hücrede kalıtsal bir değişiklik meydana gelmediği için bu gerçek transformasyon değildir.

Tarihçe

Transformasyon ilk defa 1927'de, bakteriyel pnömoniye karşı bir aşı bulmaya çalışan bir İngiliz bakteriyolog, Frederick Griffith tarafından keşfedilmiştir. Griffith Streptococcus pneumoniae 'nın virülan bir suşunun ısıtılarak öldürülmesinin ardından bunun aynı bakterinin virülan olmayan bir suş ile karıştırılması halinde, zararsız bakterinin virülan hale dönüştüğünü gösterdi. 1944'te bu dönüştürücü faktörün DNA olduğu Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty tarafından gösterildi. Bu araştırmacılar DNA'nın bakterilerin içine alınması onunla bütünleşmesine "transformasyon" adını verdiler.

Bakteriler

Bakterilerde transformasyon, çıplak (yani hücre veya proteinlerle beraber olmayan) DNA'nın alınması sonucu meydana gelen istikrarlı kalıtsal değişiklik olarak ifade edilebilir. Bakterinin ortamdan yabancı DNA'yı içine alabilme özelliğine yetkinlik (İng. competence) adı verilir. Yetkinliğin iki tipini ayırt etmek gerekir: doğal ve yapay.

Yapay yetkinlik

Yapay yetkinlik için gerekli proteinler hücrenin genleri tarafından kodlanmaz.  Laboratuvar işlemleri ile, yani doğada normalde rastlanmayan şartlar altında, hücre zarı'nın DNA'ya geçirgen olması sağlanır.
Hücrelerin Ca²⁺ gibi ikideğerlikli (bivalent) katyonlar varlığında soğutulmasıyla, hücre zarının plazmid DNA'sı için geçirgen olması sağlanabilir. Hücrelerin buz üstünde bekletildikten sonra kısa bir süre için ısı şokuna (örneğin 30–120 saniye boyunca 42 °C'de) tâbi tutulması DNA'nın hücrenin içine girmesine neden olur.  Bu yöntem dairesel plazmid DNA'lar için oldukça etkili bir şekilde çalışır.
Bu yöntem, muhtemelen hücredeki eksonükleaz enzimlerinin doğrusal DNA'yı çabucak sindirmelerinden dolayı, kromozomal DNA parçası gibi doğrusal moleküller için iyi çalışmaz. Ancak, doğal yetkin hücreler plazmidlere kıyasla doğrusal DNA molekülleriyle de daha verimli olarak transforme olurlar.
Elektroporasyon bakterilerde (ve diğer hücre tiplerinde) delik açmanın bir diğer yoludur, burada hücreler kısa süreli bir elektrik alanı (10-20kV/cm) içinde şok edilirler.  Plazmit DNA'sı bu deliklerden hücre içine girer. Doğal membran tamir mekanizmaları şokun ardından bu delikleri kısa sürede onarırlar.

Plasmid transformasyonu

Hücrenin içinde varlığını sürdürebilmek için bir plazmit DNA 'sında bir ikileşme merkezi (replikasyon orijini) bulunması gerekir, bu bölge sayesinde plazmit, kromozomdan bağımsız olarak ikilenir. Laboratuvarda transformasyon işlemi sonucunda genelde çok sayıda transforme olmamış hücre arasında az sayıda transforme olmuş hücre bulunduğundan, plazmiti taşıyan hücrelerin tanınması için bir yöntem gerekir. Transformasyon deneylerinde kullanılan plazmitlerde genellikle bir antibiyotik direnç geni bulunur, plazmiti taşımayan bakteriler bu antibiyotiğe duyarlıdır. Dolayısıyla, transformasyonda kullanılan plazmite özgü bu antibiyotiği içeren seçici bir besiyerinde çoğalabilen hücrelerin bu plazmit ile transformasyona uğradıkları söylenir.