プラスミドと可動遺伝因子

プラスミドおよびその他の可動遺伝因子は、染色体とは半独立的に複製または移動するDNA断片であり、付随遺伝子を運び、細菌ゲノムを再形成する。

Definition

可動遺伝因子とは、プラスミド、トランスポゾン、挿入配列、インテグロンなど、ゲノム内またはゲノム間を移動したり、染色体とは独立して複製したりできるDNAセグメントである。

Scope

このトピックでは、プラスミドとその複製、コピー数制御、分類、耐性プラスミドおよび病原性プラスミド、DNA分子内および分子間で移動するトランスポゾンと挿入配列、遺伝子カセットを捕捉するインテグロン、そしてゲノムの可塑性および適応形質の拡散におけるこれらの因子の役割について扱う。また、クローニングおよび発現ベクターとしてのプラスミドの利用についても言及する。

Core questions

• プラスミドはどのように複製し、集団内で安定性を保つのか？
• トランスポゾンと挿入配列はゲノム内でどのように移動するのか？
• 可動因子が耐性拡散にとって重要なのはなぜか？
• プラスミドは遺伝子工学のツールとしてどのように利用されているのか？

Key concepts

• プラスミドの複製とコピー数
• 耐性プラスミドと病原性プラスミド
• トランスポゾンと挿入配列
• インテグロンと遺伝子カセット
• クローニングベクターとしてのプラスミド

Mechanisms

プラスミドは通常、環状DNA分子であり、自身の複製起点を用いて複製し、娘細胞に分配される。時には接合のための伝達機能をコードすることもある。トランスポゾンと挿入配列は、因子を切除して再挿入するか、新しい場所にコピーする組換えメカニズムによって移動し、しばしば付随遺伝子を伴う。インテグロンは遺伝子カセットを捕捉して発現させ、耐性決定因子の配列を構築するのに役立つ。

Clinical relevance

可動遺伝因子は、細菌間での抗生物質耐性および病原性遺伝子の拡散における主要な媒体であり、操作されたプラスミドは、分子生物学およびバイオテクノロジーにおいて遺伝子を導入および発現させるための標準的なベクターとして機能する。

History

20世紀半ばにバーバラ・マクリントックがトウモロコシで転移因子を発見したことにより、遺伝因子がゲノム内を移動できるという概念が明らかになった。この概念は後に細菌にも拡張され、プラスミドとトランスポゾンが抗生物質耐性の拡散を促進することが判明した。

Key figures

• Barbara McClintock
• Joshua Lederberg

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

プラスミドとトランスポゾンの違いは何ですか？

プラスミドは、通常環状で、染色体とは別に存在する自己複製DNA分子です。トランスポゾンは、独立して複製するのではなく、染色体やプラスミドを含むDNA分子内または分子間で、ある場所から別の場所に移動するDNAセグメントです。