Конъюгация у бактерий
Бактериальное сопряжение - это передача генетического материала между бактериальными клетками путем прямого контакта клетки с клеткой или мостиковым соединением между двумя клетками.
Спряжение является механизмом горизонтального переноса генов, так же как и трансформация и трансдукция, хотя эти два других механизма не предполагают контакта между клетками.
Бактериальное спряжение было обнаружено лауреатами Нобелевской премии Иешуа Ледербергом и Эдвардом Татумом. Они показали, что бактерия кишечной палочки Escherichia вступила в половую фазу, во время которой она могла делиться генетической информацией.
Бактериальное спряжение часто ошибочно рассматривается как эквивалент полового размножения, поскольку оно предполагает обмен генетическим материалом. Во время спряжения донорская клетка предоставляет спрягаемый или мобильный генетический элемент, которым чаще всего является плазмида или транспозон. Большинство конъюгативных плазмид имеют системы, гарантирующие, что клетка-реципиент уже не содержит подобного элемента.
Передаваемая генетическая информация часто приносит пользу получателю. Преимуществами могут быть устойчивость к антибиотикам, толерантность к ксенобиотам или способность использовать новые метаболиты. Такие полезные плазмиды можно считать бактериальными эндосимбионтами. Другие элементы, однако, могут рассматриваться как бактериальные паразиты и конъюгации как механизм, разработанный ими, чтобы обеспечить их распространение.
Механизм
Основной конъюгативной плазмидой является F-плазмида, или F-фактор. F-плазмида - это эпизод (плазмида, которая может интегрироваться в бактериальную хромосому) длиной около 100 000 пар оснований.
В данной бактерии может быть только одна копия F-плазмиды, свободная или интегрированная, а бактерии, обладающие копией, называются F-положительными или F-плюс (обозначаются F+). Клетки, которым не хватает F-плазмиды, называются F-отрицательными или F-минус (F-) и могут функционировать как клетки-получатели.
Схематический чертеж бактериального спряжения. Схема спряжения 1- Донорская клетка производит пилус. 2- Пилус прикрепляется к клетке-реципиенту и соединяет две клетки. 3- Мобильная плазмида порезается и одна нить ДНК переносится в клетку-реципиент. 4- Обе клетки синтезируют комплементарную цепочку для производства двойной цепочкой круговой плазмиды, а также воспроизводят пили; обе клетки теперь являются жизнеспособными донорами.
Межгосударственный трансфер
Ризобия, фиксирующая азот, является интересным случаем межцарственного спряжения.
Например, индуктирующая опухоль (Ti) плазмида Agrobacterium и корневая плазмида (Ri) ризогена A. содержат гены, способные переноситься в клетки растений. Эти гены превращают растительные клетки в фабрики, производящие химические вещества, используемые бактериями для получения азота и энергии. Инфицированные клетки образуют коронковые или корневые опухоли, соответственно. Таким образом, Ti и Ri плазмиды являются эндосимбионтами бактерий, которые, в свою очередь, являются эндосимбионтами (или паразитами) зараженного растения.
генная инженерия
Сопряжение является удобным средством передачи генетического материала различным целям. В лабораториях сообщалось об успешном переносе с бактерий на дрожжи, растения, клетки млекопитающих и изолированные митохондрии млекопитающих.
Спряжение имеет преимущества перед другими формами генетической передачи. В растениеводстве спряжение, подобное Agrobacterium, дополняет другие стандартные средства, такие как вирус табачной мозаики (TMV). Хотя TMV способен инфицировать многие семейства растений, это в первую очередь травянистые диктанты. Agrobacterium-подобное спряжение также в первую очередь используется для дикокотов, но реципиенты монокота не редкость.
Вопросы и ответы
В: Что такое бактериальная конъюгация?
О: Бактериальная конъюгация - это передача генетического материала между бактериальными клетками путем прямого контакта между клетками или мостоподобного соединения между двумя клетками.
В: Каковы другие механизмы горизонтального переноса генов?
О: Другими механизмами горизонтального переноса генов являются трансформация и трансдукция, хотя эти два других механизма не предполагают контакта между клетками.
В: Кто открыл бактериальную конъюгацию?
О: Бактериальная конъюгация была открыта лауреатами Нобелевской премии Джошуа Ледербергом и Эдвардом Татумом.
В: Что Ледерберг и Татум показали в отношении Escherichia coli во время конъюгации?
О: Ледерберг и Татум показали, что бактерия Escherichia coli вступила в половую фазу, во время которой она может обмениваться генетической информацией.
В: Что обеспечивает клетка-донор во время конъюгации?
О: Во время конъюгации клетка-донор предоставляет конъюгативный или мобилизуемый генетический элемент, который чаще всего является плазмидой или транспозоном.
В: Каковы преимущества генетической информации, передаваемой во время конъюгации?
О: Генетическая информация, переданная во время конъюгации, часто оказывается полезной для реципиента. Преимущества могут включать устойчивость к антибиотикам, толерантность к ксенобиотикам или способность использовать новые метаболиты.
В: Как можно рассматривать некоторые элементы, перенесенные во время конъюгации?
О: Другие элементы, передаваемые при конъюгации, можно рассматривать как бактериальных паразитов, а конъюгацию - как механизм, разработанный ими для обеспечения своего распространения.
