Плазміда

Схематичне зображення бактерії з включеними плазмідами. 1 Хромосомна ДНК. 2 Плазміди.

Плазміда (лат, англ. plasmid) — молекула ДНК, окрема від хромосомної ДНК та здібна до автономної реплікації. Вона звичайно кругла і дво-ланцюжкова. Плазміди частіше за все зустрічаються у бактерій (ймовірно і архей), іноді в еукаріотів (наприклад, 2-мікронне кільце в бактерії Saccharomyces cerevisiae). Розмір плазмід може бути від біля 1 до понад 400 kbp (тисяч пар основ). У одній клітині може бути від одної копії (особливо для великих плазмід) до кількох сотень або навіть тисяч копій тієї ж плазміди (особливо для певних штучних плазмід, сконструйованих для отримання високого числа копій, наприклад, плазміди серії pUC). Термін «плазміда» був вперше введений американським молекулярним біологом Д. Ледербаргом у 1952 році.

[ред.] Антибіотичний опір

Схематична діаграма плазміди антибіотичного опору. 1 та 2 Гени, що кодують опір. 3 Ori.

Плазміди часто містять ген або кластер генів, які надають добірну перевагу бактерії-хазяїну, наприклад, роблячи бактерію стійкою проти певного антибіотику. Кожна плазміда містить як мінімум одну послідовність ДНК, яка служить точкою початку реплікації (ori), яка надає можливість ДНК плазміди реплікуватися незалежно від хромосомної ДНК. Хромосоми більшості бактерій круглі, подібно до плазміди на зображенні, але лінійні плазміди також відомі та поверхнево нагадують хромосоми еукаріотів.

Порівняння неінтегрируємих плазмід (верх) і епісом (низ). 1 Хромосомна ДНК. 2 Плазміди. 3 Cell division. 4 Хромосомна ДНК із інтегрированими плазмідами.

[ред.] Вектори

Плазміди, що використовуються в генній інженерії, називаються векторами. Вони використовуються для переміщення генів з одного організму до іншого і зазвичай містять генетичний маркер для або проти вибору бажаного фенотипу. Багато штучних плазмід також містять полілінкер або точку багаторазового клонування, короткий регіон, що містить декілька звичайних сайтів рестрікції та дозволяє легку вставку фрагментів ДНК в до цього сайту.

[ред.] Типи

Огляд бактеріальної кон'югації

Один метод класифікації плазмід — за їх здатністю переміщатися до інших бактерій. Кон'югативні плазміди містять так звані tra-гени, які виконують складний процес бактеріальної кон'югації, передачи плазмід до іншої бактерії. Некон'югативні плазміди нездібні ініціювати подібний обмін, вони можуть бути «випадково» перенесеними за допомогою кон'югативних плазмід. Проміжний клас плазмід — мобілізаторні, що несуть тільки частину генів, необхідних для передачі. Вони можуть паразитувати на кон'югативних плазмідах, передаваючись у значній кількості тільки в їх присутності.

Плазміди різних типів можуть спільно існувати у клітині. Наприклад, в E. coli знайдено сім різних плазмід. Але «пов'язані» плазміди часто несумісні, в сенсі, що тільки один з них виживає в штамі клітин, завдяки регулюванню життєвих функцій плазміди. Тому, плазміди можуть бути призначені до груп сумісності.

Іншим способом можна класифікувати плазміди за функцією. Існує п'ять головних класів:

• Плазміди фертильності (F-плазміди), які містять tra-гени. Здатні до бактеріальної кон'югації.
• Плазміди опору (R-плазміди), які містять гени, що можуть надати клітині опір проти антибіотику або отрути. Історично відомі як R-фактории, до того як природа плазмід була розкрита.
• Col-плазміди, які містять гени для виробництва коліцина, білка, який може вбивати інших бактерій.
• Деградаційні плазміди, які допомогають травленню незвичайних речовин, наприклад, толуалу або саліцилової кислоти.
• Плазміди отруйності, які перетворюють бактерію на патоген.

Плазміди можуть належати до більш ніж однієї з цих функціональних груп. Плізміди, які існують тільки у одній або декількох копіях в кожній бактерії, знаходяться у небезпеці при поділі клітини, тому що одній із дочерніх бактерій може не достатися жодної копії. Такі плазміди мають системи, що намагаються активно доставити свої копії до обох дочірніх клітин.

Деякі плазміди включають систему «згубної звички» або «постсегрегаціонну систему вбивства» (PSK)". Вони виробляють як довготривалу отруту, так і недовго живучу протиотруту. Дочірні клітини, що зберігають копію плізміди, виживають, але дочірні клітини без плазміди вмирають через отруту від свого батька. Це приклад плазмід, як егоїстичної ДНК.

[ред.] Посилання

• Інтеграція і виділення плазмід, флаш-анімація (англ.)
• Міжнародне суспільство біології плазмід та інших мобільних генетичних елементів (англ.)
• Історія плазмід (англ.)