Bakterijų konjugacija
Bakterijų konjugacija - tai genetinės medžiagos perdavimas tarp bakterijų ląstelių, vykstantis tiesiogiai kontaktuojant ląstelėms arba per tiltelį tarp dviejų ląstelių.
Konjugacija, kaip ir transformacija bei transdukcija, yra horizontalaus genų perdavimo mechanizmas, nors šie du kiti mechanizmai nėra susiję su ląstelių tarpusavio kontaktu.
Bakterijų konjugaciją atrado Nobelio premijos laureatai Joshua Lederbergas ir Edwardas Tatumas. Jie įrodė, kad bakterija Escherichia coli perėjo į lytinę fazę, kurios metu gali dalytis genetine informacija.
Bakterijų konjugacija dažnai neteisingai laikoma lytinio dauginimosi atitikmeniu, nes jos metu keičiamasi genetine medžiaga. Konjugacijos metu ląstelė donorė pateikia konjuguojamąjį arba mobilizuojamąjį genetinį elementą, kuris dažniausiai yra plazmidė arba transpozonas. Dauguma konjugacinių plazmidžių turi sistemas, užtikrinančias, kad ląstelėje recipiente nebūtų panašaus elemento.
Perduota genetinė informacija dažnai yra naudinga recipientui. Nauda gali būti atsparumas antibiotikams, tolerancija ksenobiotikams arba gebėjimas naudoti naujus metabolitus. Tokios naudingos plazmidės gali būti laikomos bakterijų endosimbiontais. Tačiau kitus elementus galima laikyti bakterijų parazitais, o konjugaciją - jų išvystytu mechanizmu, leidžiančiu jiems plisti.
Mechanizmas
Pagrindinė konjugacinė plazmidė yra F-plazmidė arba F-faktorius. F-plazmidė yra epizoma (plazmidė, kuri gali integruotis į bakterijos chromosomą), kurios ilgis yra apie 100 000 bazių porų.
Tam tikroje bakterijoje gali būti tik viena F plazmidės kopija, laisva arba integruota, o bakterijos, turinčios šią kopiją, vadinamos F teigiamomis arba F plius (žymima F +). Ląstelės, kurios neturi F plazmidės, vadinamos F-neigiamomis arba F-minus (F -) ir gali veikti kaip recipientinės ląstelės.
Bakterijų konjugacijos schema. Konjugacijos schema 1 - ląstelė donorė gamina pilusą. 2 - Pilusas prisitvirtina prie ląstelės recipientės ir sujungia abi ląsteles. 3- Judrioji plazmidė nukerpama ir viena DNR grandinė perkeliama į recipiento ląstelę. 4- Abi ląstelės susintetina komplementarią grandinę, kad susidarytų dvigrandė žiedinė plazmidė, taip pat dauginasi pili; abi ląstelės dabar yra gyvybingi donorai.
Perkėlimas tarp karalysčių
Azotą fiksuojančios rizobijos yra įdomus tarpšakinės konjugacijos atvejis.
Pavyzdžiui, Agrobacterium navikus sukeliančioje (Ti) plazmidėje ir A. rhizogenes šaknų navikus sukeliančioje (Ri) plazmidėje yra genų, kuriuos galima perkelti į augalų ląsteles. Šie genai augalų ląsteles paverčia fabrikais, gaminančiais chemines medžiagas, kurias bakterijos naudoja azotui ir energijai gauti. Užkrėstos ląstelės atitinkamai formuoja vainiklapius arba šaknų auglius. Taigi Ti ir Ri plazmidės yra bakterijų endosimbiontai, kurios savo ruožtu yra užkrėsto augalo endosimbiontai (arba parazitai).
Genų inžinerija
Konjugacija yra patogi priemonė genetinei medžiagai perkelti į įvairius taikinius. Laboratorijose buvo pranešta apie sėkmingus perkėlimus iš bakterijų į mieles, augalus, žinduolių ląsteles ir izoliuotas žinduolių mitochondrijas.
Konjugacija turi privalumų, palyginti su kitomis genetinio perdavimo formomis. Augalų inžinerijoje agrobakterijų konjugacija papildo kitas standartines priemones, pavyzdžiui, tabako mozaikos virusą (TMV). Nors TMV gali užkrėsti daugelį augalų šeimų, jie daugiausia yra žoliniai dvisėkliai augalai. Į Agrobacterium panaši konjugacija taip pat daugiausia naudojama dvisėkliams augalams, tačiau neretai pasitaiko ir vienskilčių augalų recipientų.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra bakterijų konjugacija?
A: Bakterijų konjugacija - tai genetinės medžiagos perdavimas tarp bakterijų ląstelių tiesioginio kontakto tarp ląstelių metu arba per tilto pavidalo jungtį tarp dviejų ląstelių.
K: Kokie yra kiti horizontalaus genų perdavimo mechanizmai?
A: Kiti horizontalaus genų perdavimo mechanizmai yra transformacija ir transdukcija, tačiau šie du kiti mechanizmai nėra susiję su ląstelių tarpusavio kontaktu.
K: Kas atrado bakterijų konjugaciją?
A: Bakterijų konjugaciją atrado Nobelio premijos laureatai Joshua Lederbergas ir Edwardas Tatumas.
K: Ką Lederbergas ir Tatumas nustatė apie Escherichia coli konjugacijos metu?
A: Lederbergas ir Tatumas įrodė, kad Escherichia coli bakterija perėjo į lytinę fazę, kurios metu ji gali dalytis genetine informacija.
K: Ką konjugacijos metu suteikia ląstelė donorė?
A: Konjugacijos metu ląstelė donorė suteikia konjuguojamąjį arba mobilizuojamą genetinį elementą, kuris dažniausiai yra plazmidė arba transpozonas.
K: Kokią naudą duoda konjugacijos metu perduodama genetinė informacija?
A: Konjugacijos metu perduota genetinė informacija dažnai yra naudinga recipientui. Nauda gali būti atsparumas antibiotikams, atsparumas ksenobiotikams arba gebėjimas naudoti naujus metabolitus.
K: Kaip galima vertinti kai kuriuos konjugacijos metu perduodamus elementus?
A: Kiti konjugacijos metu perduodami elementai gali būti laikomi bakterijų parazitais, o konjugacija - jų sukurtu mechanizmu, leidžiančiu jiems plisti.
