Baktēriju konjugācija
Baktēriju konjugācija ir ģenētiskā materiāla pārnese starp baktēriju šūnām, izmantojot tiešu kontaktu starp šūnām vai tiltiņveida savienojumu starp divām šūnām.
Konjugācija ir horizontālās gēnu pārneses mehānisms, tāpat kā transformācija un transdukcija, lai gan šie divi citi mehānismi neietver kontaktu starp šūnām.
Baktēriju konjugāciju atklāja Nobela prēmijas laureāti Džošua Lederbergs un Edvards Tatums. Viņi pierādīja, ka baktērija Escherichia coli nonāca seksuālā fāzē, kuras laikā tā var dalīties ar ģenētisko informāciju.
Baktēriju konjugāciju bieži vien kļūdaini uzskata par dzimumvairošanās ekvivalentu, jo tā ietver ģenētiskā materiāla apmaiņu. Konjugācijas laikā donoršūna nodrošina konjugatīvu vai mobilizējamu ģenētisko elementu, kas visbiežāk ir plazmīda vai transpozons. Lielākajai daļai konjugatīvo plazmīdu ir sistēmas, kas nodrošina, ka recipienta šūnā jau nav līdzīga elementa.
Pārnestā ģenētiskā informācija bieži vien ir saņēmējam labvēlīga. Ieguvumi var būt rezistence pret antibiotikām, tolerance pret ksenobiotikām vai spēja izmantot jaunus metabolītus. Šādas labvēlīgas plazmīdas var uzskatīt par baktēriju endosimbiontiem. Savukārt citus elementus var uzskatīt par baktēriju parazītiem un konjugāciju - par mehānismu, kas attīstījies, lai ļautu tiem izplatīties.
Mehānisms
Pamata konjugatīvā plazmīda ir F-plazmīda jeb F-faktors. F-plazmīda ir epizoma (plazmīda, kas var integrēties baktēriju hromosomā), kuras garums ir aptuveni 100 000 bāzes pāru.
Konkrētā baktērijā var būt tikai viena F-plazmīdas kopija, vai nu brīva, vai integrēta, un baktērijas, kurām ir viena kopija, sauc par F-pozitīvām vai F-plus (apzīmētas ar F +). Šūnas, kurām nav F plazmīdas, sauc par F-negatīvām jeb F-mīnus (F ), -un tās var darboties kā recipienta šūnas.
Baktēriju konjugācijas shematisks zīmējums. Konjugācijas shēma 1 - donora šūna ražo pilusus. 2 - Piluss piestiprinās saņēmēja šūnai un savieno abas šūnas. 3- Mobilā plazmīda tiek pārgriezta, un tad viena DNS virkne tiek pārnesta uz recipienta šūnu. 4- Abas šūnas sintezē komplementāro virkni, lai izveidotu divvirpienu apļveida plazmīdu un arī pavairotu pilus; abas šūnas tagad ir dzīvotspējīgi donori.
Pārnese starp ciltīm
Slāpekli fiksējošās rizobijas ir interesants starpdzimtu konjugācijas gadījums.
Piemēram, Agrobacterium audzēju izraisošā (Ti) plazmīda un A. rhizogenes sakņu audzēju izraisošā (Ri) plazmīda satur gēnus, kas spēj pāriet uz augu šūnām. Šie gēni pārvērš augu šūnas par rūpnīcām, kas ražo ķīmiskās vielas, kuras baktērijas izmanto slāpekļa un enerģijas iegūšanai. Inficētās šūnas veido attiecīgi vainaga galus vai sakņu audzējus. Tādējādi Ti un Ri plazmīdas ir baktēriju endosimbionti, kas savukārt ir inficētā auga endosimbionti (vai parazīti).
Gēnu inženierija
Konjugācija ir ērts līdzeklis ģenētiskā materiāla pārnesei uz dažādiem mērķiem. Laboratorijās ir ziņots par veiksmīgu pārnesi no baktērijām uz raugu, augiem, zīdītāju šūnām un izolētiem zīdītāju mitohondrijiem.
Konjugācijai ir priekšrocības salīdzinājumā ar citiem ģenētiskās pārneses veidiem. Augu inženierijā Agrobacterium līdzīgā konjugācija papildina citus standarta nesējus, piemēram, tabakas mozaīkas vīrusu (TMV). Lai gan TMV spēj inficēt daudzas augu dzimtas, tās galvenokārt ir zālaugu divdīgļlapju dzimtas augi. Agrobaktērijām līdzīgu konjugāciju arī galvenokārt izmanto divdīgļlapju dzimtas augiem, taču nav retums arī viendīgļlapju recipientu.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir baktēriju konjugācija?
A: Baktēriju konjugācija ir ģenētiskā materiāla pārnese starp baktēriju šūnām, kas notiek tiešā kontaktā starp šūnām vai izmantojot tiltiņveida savienojumu starp divām šūnām.
J: Kādi ir citi horizontālās gēnu pārneses mehānismi?
A: Citi horizontālās gēnu pārneses mehānismi ir transformācija un transdukcija, lai gan šie divi citi mehānismi nav saistīti ar kontaktu starp šūnām.
J: Kas atklāja baktēriju konjugāciju?
A: Baktēriju konjugāciju atklāja Nobela prēmijas laureāti Džošua Lederbergs un Edvards Tatums.
J: Ko Lederbergs un Tatums atklāja par Escherichia coli konjugācijas laikā?
A: Lederbergs un Tatums pierādīja, ka baktērija Escherichia coli nonāca seksuālā fāzē, kuras laikā tā var dalīties ar ģenētisko informāciju.
J: Ko konjugācijas laikā nodrošina donoršūna?
A: Konjugācijas laikā donoršūna nodrošina konjugatīvu vai mobilizējamu ģenētisko elementu, kas visbiežāk ir plazmīda vai transpozons.
J: Kādas ir konjugācijas laikā nodotās ģenētiskās informācijas priekšrocības?
A: Konjugācijas laikā pārnestā ģenētiskā informācija bieži vien ir izdevīga recipientam. Ieguvumi var būt rezistence pret antibiotikām, tolerance pret ksenobiotikām vai spēja izmantot jaunus metabolītus.
J: Kā var aplūkot dažus konjugācijas laikā nodotos elementus?
A: Citus konjugācijas laikā pārnestos elementus var uzskatīt par baktēriju parazītiem un konjugāciju - par mehānismu, ko tās attīstījušas, lai nodrošinātu to izplatīšanos.
