Генетическая организация факторов переноса

4 МОЛЕКУЛЯРНАЯ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ПЛАЗМИД

Генетическая организация разных плазмид отличается большим разнообразием, так как среди плазмид, на основе их функциональной специфичности, различают факторы генного переноса, представляющие собой структуры, содержащие лишь гены репликации и переноса, благодаря которым обеспечивается непрерывность поддержания плазмид этого типа и распределение их между дочерними клетками, а так же их трансмиссивность и генетические детерминанты различных свойств.

Конъюгационные коинтегративные плазмиды – коинтеграты, состоящие из фактора генного переноса(RTF) и генов, детерминирующих фенотипические свойства бактерий. Каждый из составных компонентов такой плазмиды содержит в своем геноме гены репликации.

Неконъюгационные плазмиды - генные детерминанты различных свойств. В бактериальных клетках они лишены способности придавать клеткам свойства генных доноров (они не способны к самостоятельной передаче, но, благодаря наличию генов репликации, стабильно поддерживаются в клетке и передаются дочерним клеткам).

 

4.1 Молекулярная организация

Плазмиды – молекулы ДНК, с размерами от 1  350 МД и более (1000 550000 нуклеотидов). Чаще всего размеры лежат в пределах от 3  6 МД и от 50 70 МД (последнее множество размеров принадлежит конъюгационным плазмидам).

Молекуле плазмидной ДНК присущи различные конформации: может быть 2-хцепочечная кольцевая форма (в результате смыкания одной из цепей ДНК – «релаксированная» форма), в результате смыкания обеих цепей образуется ковалентно закрытая сверхспиральная кольцевая форма.    

Рисунок 4.1 - Конформации плазмидной ДНК (суперспирализованная, линейная и кольцевая релаксированная)

 

Для большинства бактерий и плазмид обычна суперспирализированная форма. У микроорганизмов ряда видов встречаются плазмиды в линейной форме, например, у стрептомицетов – плазмида SCP1. Значительная часть сверхспиральной ДНК отдельных плазмид находится в «релаксационном» комплексе с белком. Кольцевая форма молекулы ДНК плазмиды характерна лишь для бактерий, но не для грибов и растений, где она существует в линейной форме.     

 

К чистым факторам переноса относят, например, факторы F и F-подобные (pAP22-4, pAP38, pAP39, pAP41) и pTRA1, фактор T, идентифицированный в E.coli, Shigella, Salmonella, Proteus, Klebsiella, Aerobac-ter, фактор D, обнаруженный в S. typhimurium, и pAA1000 – в S. suipestifer (Пехов А.А. 1981), в Pseudomonas – фактор АP, а в Vibrio – фактор P и др. Наиболее полно их генетическая организация изучена на примере F-плазмиды, у которой не только изучены гены переноса – tra, репликации – rep, несовместимости – inc и др. но и картированы. Имеется 22 гена tra: M, J, A, L, E, K, B, V, C, W, U, N, F, H, G, S, T, D, I, Y, Q, Z. Гены tra A, L, E, K, B, V, C, W, F, Q, H, G – детерминируют синтез белков F-пилей, например, F-подобные pED208 – детерминируют синтез 17 пилей (в случае 0.5 – 1.5 пили в среднем на клетку), гены tra N и G детерминируют устойчивость конъюгационных пар клеток (донор – реципиент), tra M, Y, G, P, I, R, U – контролируют метаболизм конъюгации, tra S, T – поверхностное исключение, tra J - генетическая регуляция переноса плазмид.