پلاسمیدها و عناصر ژنتیکی متحرک

پلاسمیدها و سایر عناصر ژنتیکی متحرک قطعاتی از DNA هستند که به صورت نیمه‌مستقل از کروموزوم تکثیر یا حرکت می‌کنند و ژن‌های جانبی را حمل کرده و ژنوم باکتریایی را بازآرایی می‌کنند.

Definition

عناصر ژنتیکی متحرک قطعاتی از DNA هستند که می‌توانند در داخل یا بین ژنوم‌ها حرکت کنند یا مستقل از کروموزوم تکثیر شوند، از جمله پلاسمیدها، ترانسپوزون‌ها، توالی‌های الحاقی و اینتگرون‌ها.

Scope

این موضوع به پلاسمیدها و تکثیر آن‌ها، کنترل تعداد کپی، و طبقه‌بندی آن‌ها؛ پلاسمیدهای مقاومت و بیماری‌زایی؛ ترانسپوزون‌ها و توالی‌های الحاقی که در داخل و بین مولکول‌های DNA حرکت می‌کنند؛ اینتگرون‌هایی که کاست‌های ژنی را به دام می‌اندازند؛ و نقش این عناصر در انعطاف‌پذیری ژنوم و گسترش صفات سازگار می‌پردازد. همچنین به استفاده از پلاسمیدها به عنوان وکتورهای کلونینگ و بیان اشاره می‌کند.

Core questions

• پلاسمیدها چگونه تکثیر می‌شوند و در یک جمعیت پایدار می‌مانند؟
• ترانسپوزون‌ها و توالی‌های الحاقی چگونه در داخل ژنوم‌ها حرکت می‌کنند؟
• چرا عناصر متحرک برای گسترش مقاومت مهم هستند؟
• پلاسمیدها چگونه به عنوان ابزاری در مهندسی ژنتیک مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند؟

Key concepts

• تکثیر پلاسمید و تعداد کپی
• پلاسمیدهای مقاومت و بیماری‌زایی
• ترانسپوزون‌ها و توالی‌های الحاقی
• اینتگرون‌ها و کاست‌های ژنی
• پلاسمیدها به عنوان وکتورهای کلونینگ

Mechanisms

پلاسمیدها معمولاً مولکول‌های DNA حلقوی هستند که با استفاده از مبدأ تکثیر خود تکثیر می‌شوند و به سلول‌های دختری تقسیم می‌شوند، گاهی اوقات عملکردهای انتقال برای هم‌یوغی را کد می‌کنند. ترانسپوزون‌ها و توالی‌های الحاقی از طریق مکانیسم‌های نوترکیبی حرکت می‌کنند که عنصر را برش داده و دوباره وارد می‌کنند یا آن را به مکان جدیدی کپی می‌کنند، اغلب ژن‌های جانبی را با خود حمل می‌کنند. اینتگرون‌ها کاست‌های ژنی را به دام می‌اندازند و بیان می‌کنند و به مونتاژ آرایه‌های تعیین‌کننده‌های مقاومت کمک می‌کنند.

Clinical relevance

عناصر ژنتیکی متحرک وسایل کلیدی برای گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی و ژن‌های بیماری‌زایی در بین باکتری‌ها هستند، و پلاسمیدهای مهندسی‌شده به عنوان وکتورهای استاندارد برای معرفی و بیان ژن‌ها در زیست‌شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی عمل می‌کنند.

History

کشف عناصر قابل انتقال توسط باربارا مک‌کلینتوک در ذرت در اواسط قرن بیستم نشان داد که عناصر ژنتیکی می‌توانند در داخل ژنوم‌ها حرکت کنند، مفهومی که بعدها به باکتری‌ها گسترش یافت، جایی که پلاسمیدها و ترانسپوزون‌ها عامل گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی شناخته شدند.

Key figures

• Barbara McClintock
• Joshua Lederberg

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

تفاوت بین پلاسمید و ترانسپوزون چیست؟

پلاسمید یک مولکول DNA خودتکثیرشونده، معمولاً حلقوی است که جدا از کروموزوم وجود دارد. ترانسپوزون قطعه‌ای از DNA است که از یک مکان به مکان دیگر در داخل یا بین مولکول‌های DNA، از جمله کروموزوم‌ها و پلاسمیدها، حرکت می‌کند، نه اینکه به طور مستقل تکثیر شود.