Передача гена

Гены, необходимые для передачи генетического материала

Гены переноса или tra-гены (также опероны переноса или tra-опероны ) — это некоторые гены, необходимые для неполового переноса генетического материала как у грамположительных , так и у грамотрицательных бактерий . Локус tra включает ген пилина и регуляторные гены, которые вместе образуют пили на поверхности клетки, полимерные белки, которые могут прикрепляться к поверхности F-бактерий и инициировать конъюгацию. Существование региона tra плазмидного генома было впервые обнаружено в 1979 году Дэвидом Х. Фигурски и Дональдом Р. Хелински ^[1]. В ходе своей работы Фигурски и Хелински также обнаружили второй ключевой факт о регионе tra — он может действовать в транс-положении по отношению к маркеру мобилизации, на который он влияет. ^[1]

Это открытие предполагает, что для перемещения плазмиды из одной клетки в другую необходимы два основных аспекта:

Начало переноса – плазмида без начала переноса немобилизуема. ^[2]
Гены переноса. Хотя для переноса плазмиды необходим функционирующий набор генов tra, они могут располагаться в разных местах, включая рассматриваемую плазмиду, другую плазмиду в той же клетке-хозяине или даже в бактериальном геноме. ^[3]

Роли некоторых белков, кодируемых тра-генами: ^[4]
Сборка и производство пили	traA, traB, traE, traC, traF, traG, traH, traK, traL, traQ, traU, traV, traW,
Белки внутренней мембраны	траБ, траЕ, траГ, траЛ, траП
Периплазматические белки	TRAC, TRAF, TRAH TRAK, TRAU, TRAW
перенос ДНК	траК, траК, траК, траМ, траМ, траМ
Белки поверхностного исключения	траС, траТ
Стабилизация брачных пар	траН, траГ
Специфичность цели	транс ^[5]

Гены tra кодируют белки, которые полезны для распространения плазмиды из клетки-хозяина в совместимую донорскую клетку или для поддержания плазмиды. Не все опероны переноса одинаковы. Некоторые гены встречаются только у нескольких видов или одного рода бактерий, в то время как другие (например, traL ) встречаются в очень похожих формах у многих видов бактерий. Многие системы переноса несовместимы. Например, oriT и bom — это два источника переноса, которые взаимодействуют с различными наборами генов переноса. Плазмида с сайтом mob (как многие из обнаруженных у видов Rhodococcus ) не может быть передана через гены переноса, которые обычно взаимодействуют с сайтом oriT (что распространено у E. coli ) ^[3]

Каждый из отдельных генов в опероне tra кодирует отдельный белковый продукт. Эти продукты могут выполнять ряд задач, включая взаимодействие друг с другом для выполнения функций парного спаривания и регуляции различных областей самого оперона tra ^[6] или конъюгационного метаболизма ДНК и поверхностного исключения. ^[4] Также следует отметить, что некоторые белки выполняют несколько функций или тесно связаны с белками, которые имеют несхожие функции.

Ссылки

^ ab Figurski D, Helinski D (1979). «Репликация производного плазмиды RK2, содержащего начало отсчета, зависящая от функции плазмиды в транс». PNAS . 76 (4): 1648– 1652. doi : 10.1073/pnas.76.4.1648 . PMC 383447 . PMID 377280.
^ Fu, YH; Tsai, MM; Luo, YN; Deonier, RC (февраль 1991 г.). «Анализ делеций локуса oriT плазмиды F». Журнал бактериологии . 173 (3): 1012– 1020. doi : 10.1128 /jb.173.3.1012-1020.1991. ISSN 0021-9193. PMC 207219. PMID 1991706.
^ ab Simon R, Priefer U, Puhler A (1983). «Система мобилизации широкого спектра хозяев для генной инженерии in vivo : мутагенез транспозонов в грамотрицательных бактериях». Nature Biotechnology . 1 (9): 784–791 . doi :10.1038/nbt1183-784. S2CID 46140184.
^ ab Clewell D, et al. (1993). Бактериальная конъюгация . Plenum Press, Нью-Йорк. ISBN 978-0-306-44376-3.
^ 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.
^ Grohmann E, Muth G, Espinosa M (2003). «Конъюгативный перенос плазмиды в грамположительных бактериях». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 67 (2): 277– 301. doi :10.1128/MMBR.67.2.277-301.2003. PMC 156469. PMID 12794193 .

[Alice-1] Figurski D, Helinski D (1979). «Репликация производного плазмиды RK2, содержащего начало отсчета, зависящая от функции плазмиды в транс». PNAS . 76 (4): 1648– 1652. doi : 10.1073/pnas.76.4.1648 . PMC 383447 . PMID 377280.

[2] Fu, YH; Tsai, MM; Luo, YN; Deonier, RC (февраль 1991 г.). «Анализ делеций локуса oriT плазмиды F». Журнал бактериологии . 173 (3): 1012– 1020. doi : 10.1128 /jb.173.3.1012-1020.1991. ISSN 0021-9193. PMC 207219. PMID 1991706.

[Carrie-3] Simon R, Priefer U, Puhler A (1983). «Система мобилизации широкого спектра хозяев для генной инженерии in vivo : мутагенез транспозонов в грамотрицательных бактериях». Nature Biotechnology . 1 (9): 784–791 . doi :10.1038/nbt1183-784. S2CID 46140184.

[Derrick-4] Clewell D, et al. (1993). Бактериальная конъюгация . Plenum Press, Нью-Йорк. ISBN 978-0-306-44376-3.

[pmid37592747-5] 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.

[Eloise-6] Grohmann E, Muth G, Espinosa M (2003). «Конъюгативный перенос плазмиды в грамположительных бактериях». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 67 (2): 277– 301. doi :10.1128/MMBR.67.2.277-301.2003. PMC 156469. PMID 12794193 .