Plasmide und mobile genetische Elemente

Plasmide und andere mobile genetische Elemente sind DNA-Stücke, die sich semi-unabhängig vom Chromosom replizieren oder bewegen, akzessorische Gene tragen und bakterielle Genome umgestalten.

Definition

Mobile genetische Elemente sind DNA-Segmente, die sich innerhalb oder zwischen Genomen bewegen oder unabhängig vom Chromosom replizieren können, einschließlich Plasmiden, Transposons, Insertionssequenzen und Integrons.

Scope

Dieses Thema behandelt Plasmide und ihre Replikation, Kopienzahlkontrolle und Klassifizierung; Resistenz- und Virulenzplasmide; Transposons und Insertionssequenzen, die sich innerhalb und zwischen DNA-Molekülen bewegen; Integrons, die Genkassetten einfangen; und die Rolle dieser Elemente bei der Genomplastizität und der Verbreitung adaptiver Merkmale. Es wird auch die Verwendung von Plasmiden als Klonierungs- und Expressionsvektoren erwähnt.

Core questions

• Wie replizieren sich Plasmide und bleiben in einer Population stabil?
• Wie bewegen sich Transposons und Insertionssequenzen innerhalb von Genomen?
• Warum sind mobile Elemente wichtig für die Verbreitung von Resistenzen?
• Wie werden Plasmide als Werkzeuge in der Gentechnik genutzt?

Key concepts

• Plasmidreplikation und Kopienzahl
• Resistenz- und Virulenzplasmide
• Transposons und Insertionssequenzen
• Integrons und Genkassetten
• Plasmide als Klonierungsvektoren

Mechanisms

Plasmide sind in der Regel zirkuläre DNA-Moleküle, die sich unter Verwendung ihrer eigenen Ursprünge replizieren und in Tochterzellen aufteilen, wobei sie manchmal Transferfunktionen für die Konjugation kodieren. Transposons und Insertionssequenzen bewegen sich durch Rekombinationsmechanismen, die das Element ausschneiden und wieder einfügen oder an einen neuen Ort kopieren, wobei sie oft akzessorische Gene mit sich führen. Integrons fangen Genkassetten ein und exprimieren sie, wodurch sie zur Assemblierung von Arrays von Resistenzdeterminanten beitragen.

Clinical relevance

Mobile genetische Elemente sind wichtige Vehikel für die Verbreitung von Antibiotikaresistenz- und Virulenzgenen unter Bakterien, und gentechnisch hergestellte Plasmide dienen als Standardvektoren für die Einführung und Expression von Genen in der Molekularbiologie und Biotechnologie.

History

Barbara McClintocks Entdeckung transponierbarer Elemente im Mais Mitte des 20. Jahrhunderts zeigte, dass sich genetische Elemente innerhalb von Genomen bewegen können, ein Konzept, das später auf Bakterien ausgedehnt wurde, wo Plasmide und Transposons als Treiber der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen identifiziert wurden.

Key figures

• Barbara McClintock
• Joshua Lederberg

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen einem Plasmid und einem Transposon?

Ein Plasmid ist ein selbstreplizierendes DNA-Molekül, meist zirkulär, das getrennt vom Chromosom existiert. Ein Transposon ist ein DNA-Segment, das sich von einem Ort zum anderen innerhalb oder zwischen DNA-Molekülen, einschließlich Chromosomen und Plasmiden, bewegt, anstatt sich unabhängig zu replizieren.