» » » Что такое плазмиды?


Бактериальные клетки часто обладают молекулами замкнутой, круглой ДНК, иначе известной как «плазмиды». Они также могут присутствовать на гораздо более низких частотах в некоторых типах эукариотических клеток, таких как дрожжи.

Плазмиды могут существовать и реплицироваться внутри клетки, где она использует механизмы клеток-хозяев. Они состоят из небольшой круглой двухцепочечной ДНК и имеют огромное разнообразие в размерах, то есть от 2-200 килобаз.

Плазмиды распределяются по вертикали до дочерних клеток после деления клеток-хозяев. Они также могут переноситься горизонтально между различными штаммами прокариотических клеток во время процесса, называемого бактериальным конъюгацией. Их количество копий в бактериальных клетках сильно различается.

Типы плазмид

Плазмиды важны для эволюции бактерий и адаптации к изменяющейся среде, поскольку они несут гены полезных характеристик для бактериальной клетки.

Различные типы плазмид могут сосуществовать в одной бактериальной клетке. Например, штаммы, такие как Escherichia coli, могут иметь три различные небольшие плазмиды во многих копиях и одну крупную одноконтурную плазмиду. Количество копий зависит от того, насколько активно транскрибируется происхождение репликации плазмид. Если он чрезвычайно активен, плазмиды могут проходить несколько циклов репликации в течение одного клеточного цикла.

Отдельные плазмиды содержат очень мало генов, но в определенных средах они могут нести огромные избирательные преимущества. Например, плазмиды могут содержать гены устойчивости к антибиотикам, что создает риск для здоровья населения. Более широкое использование антибиотиков во всем мире вызвало появление бактериальных штаммов, несущих R-плазмиды, а это означает, что эти устойчивые патогены становятся все более распространенными, что делает лечение некоторых бактериальных инфекций намного сложнее. Другое осложнение состоит в том, что некоторые R-плазмиды могут переносить до 10 генов устойчивости к различным антибиотикам, и эти плазмиды часто содержат гены, которые позволяют вызвать бактериальное конъюгатирование.

Некоторые типы плазмид могут вставлять часть своей ДНК в геном клетки-хозяина с помощью процесса, известного как интеграция. Эти плазмиды могут существовать в двух формах, которые являются внехромосомными репликонами или интегрированными плазмидами. Эти плазмиды известны как «эписомы».

Митохондрии внутри клеток человека также содержат замкнутую круговую молекулу ДНК; они известны как мтДНК. Они содержат 37 генов. Некоторые ученные утверждают, что митохондрии были когда-то самостоятельным прокариотическим видом, который формировал симбиотические отношения с более крупной эукариотической клеткой. мтДНК может быть унаследована только от матери, а мутации в ней приводят к широкому спектру заболеваний из-за различных метаболических потребностей в органах человеческого тела.

Использование плазмид в клонировании ДНК

Большинство методов клонирования ДНК используют модифицированные бактериальные клетки в качестве клеток-хозяев. Плазмиды, которые реплицируются в E. coli, являются одними из наиболее распространенных вариантов вектора клонирования ДНК. Вектор представляет собой молекулу, которая используется для переноса ДНК-мишени в качестве пассажира в клетки, что позволяет реплицировать последовательность ДНК-мишени. Плазмиды являются популярным выбором вектора, поскольку они являются одним из наиболее эффективных способов распространения ДНК, они имеют независимый цикл репликации и обладают собственным источником репликации.

Природные плазмиды должны быть генетически модифицированы перед использованием в качестве вектора клонирования. Они сконструированы так, что целевые рестрикционные фрагменты, разрезаемые специфическими рестрикционными ферментами, имеют уникальное местоположение в этой плазмиде. Эти сайты фланкируют сайт клонирования в плазмиде. Многие модифицированные плазмиды имеют множество уникальных сайтов рестрикционных фрагментов, образованных уникальными комбинациями рестрикционных ферментов. Это делает плазмиду более гибким вектором клонирования.

Модифицированные плазмиды также несут маркерный ген. Наиболее распространенной формой является ген, придающий устойчивость к обычно используемым антибиотикам. Для того чтобы клонирование было эффективным, бактерии должны быть чувствительными к выбранному антибиотику, а это означает, что выжившие колонии были преобразованы плазмидным вектором, что позволяет им расти в этой среде.