形質転換と形質導入の大きな違いは、形質転換が外来遺伝物質を周囲の環境から細胞膜を通して直接取り込み、ゲノムに組み込むことで細菌の遺伝物質を改変するメカニズムであるのに対し、形質導入は外来DNAウイルスをファージを介して宿主細菌に注入するものであることである。

結合は、真核生物と原核生物の両方に見られる、よく知られたDNA組み換えの方法である。科学者たちは、あるバクテリアの細胞から別のバクテリアの細胞へDNAを転送することが可能であることを、別の2つのメカニズム、すなわち形質転換と形質導入によって発見した。スプライシングと同様、この2つの機構はDNAを一方向に移送し、相同なDNA領域の対立遺伝子間で組換えが起こる。どちらのメカニズムも、わずかな量のDNAを転送するだけで、細胞の染色体全体を転送するわけではありません。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. トランスフォームとは 3. トランスダクションとは 4. トランスフォームとトランスダクションの類似点 5. 横並び比較-表形式でのトランスフォームとトランスダクション 6. まとめ

トランスフォーメーションは何ですか？

1928年、ロンドンにある英国厚生省の医務官であったフレッド・グリフィスが、この変容の過程を発見したのだ。これは、バクテリアが環境からDN**セグメントを取り込み、自分の染色体に統合するメカニズムである。形質転換に成功すると、レシピエント細胞（形質転換体）は、それまでその中に存在しなかった多くの特性を獲得する。バクテリアのような原核生物では、人間の腸内や肥沃な土壌のように細胞が大量に存在すると、規則正しく形質転換が行われる。

図01：変換

変身を成功させるためには、菌の能力が十分であることが必要です。したがって、細胞が環境から細胞外DNAを取り込むための形質転換や能力は、細菌の能力によって決まる。この能力は、細菌種によって異なる特徴に依存します。変身は人為的に行われることもあれば、自然に起こることもあります。自然に発生した場合は、病気を引き起こす可能性が高くなります。

形質導入は何ですか？

遺伝子導入は、形質転換と異なり、ドナー細胞からレシピエント細胞へDN**セグメントを運ぶ媒体としてウイルスが必要である。これらのウイルスは、細菌感染ウイルスやファージと呼ばれるものです。他のウイルスと同様に、これらのファージはDNAまたはRNAからなるコアを、タンパク質の層が取り囲んでいる。ファージは細菌の表面の受容体にくっつき、ウイルスのDNAを直接細菌に注入する。

その伝達経路には、溶解サイクルと溶血サイクルの2つがある。溶菌サイクルでは、病原性ファージが宿主細胞に侵入し、宿主染色体を破壊して宿主細胞内で自己複製を行う。最終的には、これらのファージが同じ宿主細胞を破壊（溶解）することから、強毒性ファージと呼ばれるようになった。溶菌サイクルとは異なり、溶菌サイクルでは細菌細胞の直接溶解は起こらない。溶菌サイクルでは、ファージのDNAはプロファージとして宿主の染色体に組み込まれる。統合後、宿主細胞はDNA複製と二元分裂を行い、宿主細胞によるプロファージの複製が行われる。最終的には、これらのプロファージは宿主の染色体から解離し、溶解サイクルに入る。

図02：トランスダクション

遺伝子導入は、外来遺伝子を細菌に導入する遺伝子工学の有効な手段である。また、細菌間の耐性遺伝子の移動により、抗生物質が効かなくなるメカニズムの解明にも有効です。

トランスフォーメーションと形質導入の共通点

• トランスロケーションとトランスダクションは、遺伝子があるバクテリアのレベルから別のバクテリアのレベルへ移動する2つのメカニズムである。
• この2つのメカニズムにより、DNAは一方向に転送される。
• しかし、これらのメカニズムはいずれも少量のDNAしか渡さず、細胞の染色体全体を移動させるものではありません。
• また、形質転換も形質導入も、分子生物学や遺伝子工学の重要なツールである。

トランスフォーメーションと形質導入の違い

トランスダクションとは、細菌が周囲から直接外来DNAを吸収・混入することによって起こる遺伝的変化のことである。一方、ウイルスがある種類のバクテリアから別の種類のバクテリアに遺伝物質を伝達するプロセスをトランスダクションという。これが、1928年にフレッド・グリフィスが、1952年にノートン・ジンダーとジョシュア・レダーバーグが発見した、トランスフォーメーションとトランスダクションの重要な違いなのですね。さらに、トランスダクションの過程で、むき出しのDNAはウイルスの力を借りずに相手の細胞壁や細胞膜を通過する。しかし、導入はファージによって行われる。したがって、これはトランスフォーメーションとトランスダクションの区別と見ることもできます。

また、形質転換の過程で、細胞外のDN**セグメントを獲得する。トランスダクションの際、ファージはDN**セグメント **バクテリアを取り込む。したがって、この点が形質転換と形質導入の重要な違いである。さらに、形質転換と導入のもう一つの違いは、形質転換ではプラスミドの導入が可能であるが、導入ではプラスミドの導入が起こりにくいことである。これに加えて、形質転換と形質導入のもう一つの大きな違いは、形質転換はDNAaseの影響を受けやすいのに対し、形質導入はDNAaseに耐性を持つことである。

下のインフォグラフィックは、トランスフォーメーションとトランスダクションの違いを並べて比較したものです。

概要 - トランスフォーメーション vs. 形質導入

細菌間で遺伝子が水平方向に移動する方法には、転座と転移の2つがある。トランスロケーションとは、外来DNAが細胞壁や細胞膜を通して細菌細胞内に直接取り込まれ、ゲノムと結合する過程のことである。一方、トランスダクションとは、ファージが細菌の細胞にウイルスのDNAを注入する過程のことである。したがって、ウイルスの宿主によってトランスダクションが行われる。さらに、トランスダクションは自然なものと人工的なものの両方があります。菌の能力によって異なります。菌の能力には依存しない。を導入し、溶解と溶血のサイクルを繰り返す。したがって、これがトランスフォーメーションとトランスダクションの違いである。

引用

1"5.1：細菌の形質転換"生物学LibreTexts、LibreTexts、2017年11月27日、こちらでご覧いただけます。Griffiths, Anthony JF. Introduction to genetic analysis.7th edition, US National Library of Medicine, 1 January 1970, available here."Infinite Microbiology" Lumen, available here.2 Griffiths, Anthony JF. Introduction to Genetic Analysis.第7版、US National Library of Medicine、1970年1月1日。"無限の微生物学" ルーメン