Бактеріальна кон'югація
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Бактеріальна кон'югація — передача генетичного матеріалу між бактеріями через прямий міжклітинний контакт. Це один з механізмів горизонтального переносу генів, як і трансформація та трансдукція, хоча ці механізми не вимагають контакту між клітинами. Бактеріальна кон'югація відносно рідка серед бактерій, хоча і звичайніша серед панміктичних популяцій.
Бактеріальна кон'югація часто неправильно розцінюється як бактеріальний еквівалент статевого розмноження або спаровування. Але цей процес не є статевим, оскільки від не залучає слиття статевий клітин і створення зіготи. Це просто передача генетичної інформації від клітини-донору до клітини-одержувача. Для того, щоб провести процес кон'югації, одна з бактерій, донор, повинна мати певний мобільний генетичний елемент, частіше всього кон'югаторну плазміду. Більшість кон'югаторних плазмід мають системи, що гарантують, що клітина-одержувач вже не містить подібного елементу.
Перенесена геретична інформація може бути вигідна одержувачу, наприклад при наданні онтибіотичного опору, або перенесенні фермента, який дозволяє кращому перетравлювати поживні речовини середовища. Проте ці елементи можуть також розглядатися як генетичні паразити на бактерії, а кон'югація — як механізм, що розроблен цим елементом, щоб розповсюдживатися до нових господарів.
[ред.] Механізм
1- клітина-донор утворює ворсинку.
2- Ворсинка прикріпляється до клітини-одержувача, з'єднуючи дві клітини разом.
3- Мобільна плазміда розривається, і один ланцюжок ДНК переміщається до клітини-одержувача.
4- Обидві клітини повторно зклеюють плазміди і синтезують другий ланцюжок ДНК, і відтворюють ворсинки. Обидві клітини зараз є життєздатними донорами.
Типовим прикладом кон'югаторної плазміди є F-плазміда, також відома як F-фактор. F-плазміда є епісомною плазмідою, тобто може включити себе до бактеріальної хромосоми за допомогою генетичної рекомбінації, має близько 100 kbp у довжину (один rbp — тисяча пар основ). Вона містить влану точка початка реплікації, oriT. В бактерії може бути тільки одна копія F-плазміди в бактерії (яка у цьому випадку називається F-позитивною), вільна або інтегрована до геному.
Серед іншої генетичної інформації, F-плазміда несе tra і trb локуси, які разом мають 33 kbp завдовжки і складаються приблизно з 40 генів. Tra локіс включає ген піліну (основного білка ворсинки) і регулярні гени, які разом формують ворсинку на поверхні клітини, також як і білки, що допомогають приєднатися до поверхні F-негативних бактерій і ініціювати кон'югацію. Хоча все ще ведуться дебати щодо точного механізму кон'югації, здається, що ворсинки не є структурами, через які фактичний йде обмін ДНК; скоріше деякі протеїни закодовані в локусах tra або trb відкривають канал між бактеріями.
Коли кон'югація ініційована, формується комплекс білків, релаксосома, який розрізає один з ланцюжків ДНК плазміди в точці початку реплікації, oriT. У системі F-плазміди, релаксосома складається з білків TraI, TraY, TraM і інтегрованого фактора хазяїна IHF. Ланцюжок, що переноситься, або T-ланцюжок, розкручується і переноситься до бактерії-отримувача в напрямку від 5'- до 3'-кінця. Ланцюжок, що залишився, реплікується, або незалежно від кон'югації (вегетативна копія, починаючись в oriV), або спільно із кон'югацією (кон'югаторна копія, подібна до реплакації лямбда-фага).
Якщо F-плазміда інтегрується до геному хазяїна, донорська хромосомна ДНК може бути перенесеною разом з ДНК плазміди. Кількість перенесеної хромосомної ДНК залежить від того, як довго бактерії залишаються в контакті; для звичайних лабораторних штамів E. coli передача повної бактеріальної хромосоми займає близько 100 хвилин. Перенесена ДНК може бути об'єднана з геномом бактерії-отримувача через рекомбінацію.
Культура клітин, що містять неінтегровані F-плазміди зазвичай містить декілька, зо вже випадково інтегрувалися, і саме вони відповідають за ті рідкі випадки перенесення хромосомних генів, що трапляються в таких культурах. Деякі штами бактерій з інтегрованою F-плазмідою можуть бути ізольовані і вирощені в чистій культурі. Оскільки такі штами переносять хромосомні гени дуже ефективно, вони називаються Hfr (high frequency of recombination, висока частота рекомбінації). Перша карта геному E. coli була створена за допомогою експериментів кон'югації за допомогою Hfr, коли кон'югація була перервана швидше ніж через 100 хвилин, і перенесені гени досліджувалися.
[ред.] Ресураи Інтернет
- Бактеріальна кон'югація (аніміція, англ. мовою)
- Бактеріальна кон'югація: Науковий проект Трансгенні тополі: Чи можливий горизонтальний перенос генів від Agrobacteria до ендосимбіотичних бактерій?
[ред.] Див. також
- горизонтальний перенос генів
- трансформація
- трансфекція
- антибіотичний опір
- плазміда
