F-плазмида
Последовательность бактериальной ДНК

F -плазмида (впервые названная F одним из ее первооткрывателей Эстер Ледерберг ; также называемая половым фактором в E. coli , половым фактором F или фактором фертильности ) [1] [2] [3] позволяет переносить гены из одной бактерии, несущей фактор, в другую бактерию, лишенную фактора, путем конъюгации . Фактор F был первой открытой плазмидой . В отличие от других плазмид, фактор F является конститутивным для белков переноса из-за мутации в гене finO . [4] Плазмида F относится к F-подобным плазмидам , классу конъюгативных плазмид, которые контролируют половые функции бактерий с помощью системы ингибирования фертильности (Fin). [5]

Открытие

Эстер М. Ледерберг и Луиджи Л. Кавалли-Сфорца открыли «F», [6] впоследствии опубликовав результаты вместе с Джошуа Ледербергом . [7] После того, как ее результаты были объявлены, к исследованиям присоединились две другие лаборатории. «Это не было одновременным независимым открытием F (я называл это фактором фертильности, пока это не стало понятно). Мы написали Хейсу, Джейкобу и Воллману, которые затем продолжили свои исследования». [8] Открытие «F» иногда путали с открытием Уильямом Хейсом «полового фактора», хотя он никогда не заявлял о приоритете. Действительно, «он [Хейс] думал, что F на самом деле был лямбдой, и когда мы убедили его [в этом], он начал свою работу». [9]

Структура

Наиболее распространенными функциональными сегментами, составляющими факторы F, являются: [10]

  • OriT (начало переноса): последовательность, которая отмечает начальную точку конъюгативного переноса.
  • OriV (начало вегетативной репликации): последовательность, начиная с которой плазмидная ДНК будет реплицироваться в клетке-реципиенте.
  • tra-регион ( гены переноса ): гены, кодирующие F-пилусы и процесс переноса ДНК.
  • IS ( элементы вставки ), состоящие из одной копии IS2, двух копий IS3 и одной копии IS1000: так называемые «эгоистичные гены» (фрагменты последовательности, которые могут интегрировать копии самих себя в разных местах). [11]

Некоторые гены плазмиды F и их функции:

  • traA: F-пилин, основная субъединица F-пилуса.
  • traN: распознает рецепторы на поверхности клеток [5]

Связь с геномом

Эписома , которая содержит фактор F, может существовать как независимая плазмида или интегрироваться в геном бактериальной клетки . Существует несколько названий возможных состояний:

  • Бактерии Hfr обладают всей эписомой F, интегрированной в бактериальный геном.
  • Бактерии F + обладают фактором F как плазмидой, независимой от бактериального генома. Плазмида F содержит только ДНК фактора F и не содержит ДНК из бактериального генома.
  • Бактерии F' (F-prime) образуются путем неправильного вырезания из хромосомы, в результате чего плазмида F несет бактериальные последовательности, которые находятся рядом с местом вставки эписомы F.
  • F − бактерии не содержат фактор F и выступают в роли реципиентов.

Функция

Когда клетка F + конъюгирует/спаривается с клеткой F − , результатом являются две клетки F + , обе из которых способны передавать плазмиду другим клеткам F − путем конъюгации. Пилиус на клетке F+ взаимодействует с клеткой-реципиентом, что позволяет сформировать соединение для спаривания, ДНК надрезается на одной нити, раскручивается и переносится к реципиенту. [3] [10]

F-плазмида принадлежит к классу конъюгативных плазмид, которые контролируют половые функции бактерий с помощью системы ингибирования фертильности (Fin). В этой системе транс-действующий фактор FinO и антисмысловые РНК FinP объединяются для подавления экспрессии гена-активатора TraJ . TraJ является фактором транскрипции , который активирует оперон tra . Оперон tra включает гены, необходимые для конъюгации и переноса плазмиды. Это означает, что бактерия F + всегда может выступать в качестве донорской клетки. Ген finO исходной плазмиды F (в E. coli K12) прерывается вставкой IS3, что приводит к конститутивной экспрессии оперона tra . [12] [13] Клетки F + также имеют поверхностные белки исключения TraS и TraT на поверхности бактерий. Эти белки предотвращают вторичные события спаривания с участием плазмид, принадлежащих к той же группе несовместимости (Inc). Таким образом, каждая бактерия F + может быть носителем только одного типа плазмиды любой заданной группы несовместимости.

В случае переноса Hfr полученные трансконъюгаты редко являются Hfr. Результатом конъюгации Hfr/F − является штамм F − с новым генотипом. Когда плазмиды F-prime переносятся в реципиентную бактериальную клетку, они несут части ДНК донора, которые могут стать важными в рекомбинации . Биоинженеры создали плазмиды F, которые могут содержать вставленную чужеродную ДНК; это называется бактериальной искусственной хромосомой .

Первая из когда-либо описанных ДНК- хеликаз закодирована в F-плазмиде и отвечает за инициирование переноса плазмиды. Первоначально она называлась E. coli DNA Helicase I , но теперь известна как F-плазмидный TraI . Помимо того, что он является геликазой, белок F-плазмидного TraI из 1756 аминокислот (один из самых больших в E. coli ) также отвечает как за специфическое, так и неспецифическое связывание одноцепочечной ДНК, а также катализирует надрез одноцепочечной ДНК в начале переноса.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Даггер, Гордон (1976). Словарь наук о жизни . (Лондон [usw.]): Macmillan). стр. 130. ISBN 978-0333194362.
  2. ^ Хайн, Роберт (2008). Словарь биологии (6-е изд.). Оксфорд: Oxford University Press. стр. 592. ISBN 9780199204625.
  3. ^ ab Lawley, TD; Klimke, WA; Gubbins, MJ; Frost, LS (15 июля 2003 г.). «Конъюгация фактора F — это истинная система секреции типа IV». FEMS Microbiology Letters . 224 (1): 1– 15. doi : 10.1016/S0378-1097(03)00430-0 . PMID  12855161.
  4. ^ Yoshioka, Y; Ohtsubo, H; Ohtsubo, E (1987). «Ген-репрессор finO в плазмидах R100 и F: конститутивный перенос плазмиды F вызван вставкой IS3 в F finO». Journal of Bacteriology . 169 (2): 619– 623. doi :10.1128/jb.169.2.619-623.1987. ISSN  0021-9193. PMC 211823 . PMID  3027040. 
  5. ^ ab Франкель, Гад; Дэвид, София; Лоу, Вэнь Вэнь; Седдон, Хлоя; Вонг, Джошуа LC; Бейс, Константинос (18 августа 2023 г.). «Плазмиды выбирают бактериального партнера перед совершением конъюгации». Nucleic Acids Research . doi : 10.1093/nar/gkad678 . PMC 10516633 . PMID  37592747. 
  6. ^ Как написала Эстер Ледерберг: «В это же время Л. Кавалли в Милане, Италия, открыл явление стерильности с другой стороны. Обмен данными показал, что если я провела эксперимент, он планировал его провести, но завершил другой, который мы запланировали. Поэтому мы решили объединить усилия и сотрудничать». См. http://www.estherMlederberg.com/Clark_MemorialVita/HISTORY52.html
  7. ^ Ледерберг, Дж., Кавалли, Л.Л. и Ледерберг, Э.М., ноябрь 1952 г., «Совместимость полов у Escherichia coli», Genetics 37(6):720-730
  8. ^ «Исторические заметки о факторе фертильности F (версия B)». www.esthermlederberg.com . Получено 14 июля 2023 г.
  9. ^ «Исторические заметки о факторе фертильности F (версия A)». www.esthermlederberg.com . Получено 14 июля 2023 г.
  10. ^ ab Арутюнов, Денис; Фрост, Лора С. (2013-07-01). "F-спряжение: Назад к началу". Plasmid . 70 (1): 18– 32. doi :10.1016/j.plasmid.2013.03.010. ISSN  0147-619X. PMID  23632276.
  11. ^ Хартвелл, Лиланд; Худ, Лерой; Голдберг, Майкл Л.; Рейнольдс, Энн Э.; Сильвер, Ли М. (2011). Генетика: от генов к геномам; четвертое издание . Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-352526-6.
  12. ^ Jerome, LJ; van Biesen T; Frost LS (1999). «Деградация антисмысловой РНК FinP из F-подобных плазмид: связывающий РНК белок FinO защищает FinP от рибонуклеазы E». J Mol Biol . 285 (4): 1457– 1473. doi :10.1006/jmbi.1998.2404. PMID  9917389.
  13. ^ Артур DC, Гету AF, Габбинс MJ, Эдвардс RA, Фрост LS, Гловер JN (2003). «FinO — это шаперон РНК, который облегчает взаимодействие смысловой-антисмысловой РНК». EMBO J . 22 (23): 6346– 55. doi :10.1093/emboj/cdg607. PMC 291848 . PMID  14633993. 
  • Страница для FinP в Rfam
  • Страница для traJ 5' UTR в Rfam
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=F-плазмид&oldid=1264864846"