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細菌的秘密武器：什麼是專門轉導與一般轉導的區別？
科學家們在研究細菌的基因傳遞過程中，發現了一種重要的機制，稱為轉導。轉導是一種病毒或病毒載體將外源DNA引入細胞的過程，通常涉及細菌之間的DNA傳遞。這一過程被認為是基因水平轉移的一種形式，並且不需要捐贈細胞與接收細胞之間的物理接觸，這與交配（conjugation）不同。此外，轉導還抗DNase（去氧核糖核酸酶）的破壞，這使其成為研究者的寶貴工具，尤其是在分子生物學的應用中。
轉導的發現發源於1952年，在威斯康辛大學的諾頓·津德（Norton Zinder）和約書亞·萊德伯格（Joshua Lederberg）進行的研究中。
轉導過程分為兩種主要的生命週期：裂解循環（lytic cycle）和溶源循環（lysogenic cycle）。在裂解循環中，噬菌體（感染細菌的病毒）利用宿主細菌的生殖、轉錄和翻譯機制來製造新的病毒顆粒，最終使宿主細菌破裂並釋放出新生成的病毒顆粒。而在溶源循環中，噬菌體DNA整合到細菌染色體中，以前體（prophage）的形式潛伏，並能夠在某些刺激下如UV光的影響下被誘導出來，回到裂解循環。
轉導作為基因傳遞的方法
噬菌體的轉導
在噬菌體DNA包裝的過程中，由於其低忠實度，可能會將細菌DNA的小片段隨機包裝到病毒顆粒中。這會導致兩種形式的轉導。
一般轉導
當隨機片段的DNA被包裝進噬菌體中時，發生一般轉導。在裂解階段，當病毒DNA被包裝進噬菌體頭部時，如果利用“頭部包裝”（headful packaging），在包裝過程中可能會將細菌DNA一同包裝。如果生成的噬菌體攜帶了部分細菌的DNA並感染另一細菌，隨後該DNA在接受細菌內可能經歷以下三種結果：
- DNA被回收作為零件。
- 如果最初的DNA是一個質粒，它將在新細胞中重新環狀化，變回質粒。
- 如果新DNA與接受細菌的染色體具有同源區域，它將類似於菌株重組的作用進行DNA物質的交換。
專門轉導
專門轉導是當噬菌體不正確切除時，只有那種靠近前體的細菌基因會被轉移到另一細菌中。在這個過程中，由於不正確的切除，與前體相鄰的細菌基因被包含在切除的DNA中。然後，這些切除的DNA與病毒DNA一起包裝進新病毒顆粒中，當噬菌體攻擊新細菌時進行轉移。例如在大腸桿菌中，以 λ 噬菌體為例。
側轉導
在側轉導中，更多且更長的細菌DNA片段被轉移到另一細菌中。到目前為止，這一形式僅在金黃色葡萄球菌中被描述，但它能夠以比一般和專門轉導更高的頻率轉移更多的基因。此過程的起始點為原始的包裝位點，許多新的病毒顆粒中會加入大量細菌DNA，如果這些轉移的基因提供足夠的DNA以進行同源重組，遺傳物質就會被插入接受細胞的染色體中。
哺乳動物細胞的轉導
通過病毒載體在哺乳動物細胞中進行的轉導通常被視為必須的工具，用於插入或修改基因。過程中，將基因設計在插入的質粒中，質粒的兩端邊緣是病毒序列，由此組分別傳遞到生產細胞中以便形成感染性的病毒顆粒。這一方法目前在基本研究和基因治療的潛在手段中非常受到矚目。
醫學應用
在醫療實踐中，基因治療作為一種手段來修正基因疾病，通過直接修正基因錯誤來達到目的。
細菌轉導無論是一般轉導還是專門轉導，都展示了微生物世界中的一種有效的基因轉移機制。這不僅對基礎研究至關重要，也在醫療和基因治療中看到了一線希望。你是否想深入研究這些微小生物如何透過轉導改變生命的根本呢？
