Bakteriális konjugáció
A bakteriális konjugáció a baktériumsejtek közötti genetikai anyag átvitele közvetlen sejt-sejt kapcsolat vagy két sejt közötti hídszerű kapcsolat révén.
A konjugáció a horizontális génátvitel egyik mechanizmusa, akárcsak a transzformáció és a transzdukció, bár ez a két másik mechanizmus nem jár sejtek közötti érintkezéssel.
A bakteriális konjugációt a Nobel-díjas Joshua Lederberg és Edward Tatum fedezte fel. Kimutatták, hogy az Escherichia coli baktérium szexuális fázisba lépett, amelynek során képes volt genetikai információkat megosztani.
A bakteriális konjugációt gyakran tévesen a szexuális szaporodással egyenértékűnek tekintik, mivel a genetikai anyag cseréjével jár. A konjugáció során a donorsejt egy konjugatív vagy mobilizálható genetikai elemet bocsát rendelkezésre, amely leggyakrabban egy plazmid vagy transzpozon. A legtöbb konjugatív plazmid olyan rendszerrel rendelkezik, amely biztosítja, hogy a befogadó sejt ne tartalmazzon már hasonló elemet.
Az átadott genetikai információ gyakran előnyös a befogadó számára. Az előnyök közé tartozhat az antibiotikum-rezisztencia, a xenobiotikum-tolerancia vagy az új metabolitok felhasználásának képessége. Az ilyen hasznos plazmidok bakteriális endoszimbiontának tekinthetők. Más elemek azonban bakteriális parazitáknak tekinthetők, a konjugáció pedig az általuk kifejlesztett mechanizmusnak, amely lehetővé teszi a terjedésüket.
Mechanizmus
Az alapvető konjugatív plazmid az F-plazmid vagy F-faktor. Az F-plazmid egy epizóma (olyan plazmid, amely képes beépülni a bakteriális kromoszómába), amelynek hossza körülbelül 100 000 bázispár.
Az F-plazmidnak csak egy szabad vagy integrált példánya lehet egy adott baktériumban, és az egy példányt tartalmazó baktériumokat F-pozitívnak vagy F-plusznak (F +) nevezik. Az F-plazmidot nem tartalmazó sejteket F-negatívnak vagy F-mínusznak (F ) -nevezzük, és ezek a sejtek recipiens sejtekként működhetnek.
A bakteriális konjugáció sematikus rajza. Konjugációs ábra 1- A donor sejt pilust termel. 2- A pilusz a befogadó sejthez tapad és összehozza a két sejtet. 3- A mobil plazmidot bevágják, majd egy szál DNS-t visznek át a recipiens sejtbe. 4- Mindkét sejt szintetizál egy komplementer szálat, hogy egy kétszálú cirkuláris plazmidot hozzon létre, és pilusokat is szaporít; mindkét sejt most már életképes donor sejt.
Birodalmak közötti átvitel
A nitrogénmegkötő Rhizobia érdekes esete a királyságok közötti konjugációnak.
Például az Agrobacterium tumorindukáló (Ti) plazmidja és az A. rhizogenes gyökértumorindukáló (Ri) plazmidja olyan géneket tartalmaz, amelyek képesek növényi sejtekbe átjutni. Ezek a gének a növényi sejteket olyan gyárakká alakítják, amelyek a baktériumok által nitrogén és energia előállítására használt vegyi anyagokat termelnek. A fertőzött sejtek koronagallókat, illetve gyökértumorokat képeznek. A Ti és Ri plazmidok tehát a baktériumok endoszimbiontái, amelyek viszont a fertőzött növény endoszimbiontái (vagy parazitái).
Géntechnológia
A konjugálás kényelmes eszköz a genetikai anyag különböző célpontokra történő átvitelére. Laboratóriumokban sikeres átvitelről számoltak be baktériumokból élesztőre, növényekre, emlőssejtekre és izolált emlős mitokondriumokra.
A konjugációnak előnyei vannak a genetikai átvitel más formáival szemben. A növénytermesztésben az Agrobacterium-szerű konjugáció kiegészíti az egyéb standard hordozókat, például a dohánymozaikvírust (TMV). Míg a TMV számos növénycsaládot képes megfertőzni, ezek elsősorban lágyszárú kétszikűek. Az Agrobacterium-szerű konjugációt szintén elsősorban kétszikűeknél alkalmazzák, de nem ritkák a monokotikus befogadók sem.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a bakteriális konjugáció?
V: A bakteriális konjugáció a baktériumsejtek közötti genetikai anyag átvitele közvetlen sejt-sejt érintkezés vagy két sejt közötti hídszerű kapcsolat révén.
K: Melyek a horizontális génátvitel egyéb mechanizmusai?
V: A horizontális génátvitel egyéb mechanizmusai a transzformáció és a transzdukció, bár ez a két egyéb mechanizmus nem jár sejtek közötti érintkezéssel.
K: Ki fedezte fel a bakteriális konjugációt?
V: A bakteriális konjugációt a Nobel-díjas Joshua Lederberg és Edward Tatum fedezte fel.
K: Mit mutatott ki Lederberg és Tatum az Escherichia coliról a konjugáció során?
V: Lederberg és Tatum kimutatták, hogy az Escherichia coli baktérium szexuális fázisba lépett, amelynek során képes volt genetikai információkat megosztani.
K: Mit nyújt a donorsejt a konjugáció során?
V: A konjugáció során a donorsejt egy konjugatív vagy mobilizálható genetikai elemet biztosít, amely leggyakrabban egy plazmid vagy transzpozon.
K: Milyen előnyökkel jár a konjugáció során átadott genetikai információ?
V: A konjugáció során átadott genetikai információ gyakran előnyös a recipiens számára. Az előnyök közé tartozhat az antibiotikum-rezisztencia, a xenobiotikum-tolerancia vagy az új metabolitok felhasználásának képessége.
K: Hogyan tekinthetők a konjugáció során átadott egyes elemek?
V: A konjugáció során átadott más elemek úgy tekinthetők, mint bakteriális paraziták, a konjugáció pedig mint egy általuk kifejlesztett mechanizmus, amely lehetővé teszi a terjedésüket.
