Плазмиды и мобильные генетические элементы

Плазмиды и другие мобильные генетические элементы представляют собой фрагменты ДНК, которые реплицируются или перемещаются полунезависимо от хромосомы, неся вспомогательные гены и изменяя бактериальные геномы.

Definition

Мобильные генетические элементы — это сегменты ДНК, которые могут перемещаться внутри или между геномами или реплицироваться независимо от хромосомы, включая плазмиды, транспозоны, инсерционные последовательности и интегроны.

Scope

Эта тема охватывает плазмиды и их репликацию, контроль числа копий и классификацию; плазмиды резистентности и вирулентности; транспозоны и инсерционные последовательности, которые перемещаются внутри и между молекулами ДНК; интегроны, которые захватывают генные кассеты; а также роль этих элементов в пластичности генома и распространении адаптивных признаков. Также отмечается использование плазмид в качестве векторов для клонирования и экспрессии.

Core questions

• Как плазмиды реплицируются и сохраняют стабильность в популяции?
• Как транспозоны и инсерционные последовательности перемещаются внутри геномов?
• Почему мобильные элементы важны для распространения резистентности?
• Как плазмиды используются в качестве инструментов в генной инженерии?

Key concepts

• Репликация плазмид и число копий
• Плазмиды резистентности и вирулентности
• Транспозоны и инсерционные последовательности
• Интегроны и генные кассеты
• Плазмиды как векторы для клонирования

Mechanisms

Плазмиды обычно представляют собой кольцевые молекулы ДНК, которые реплицируются, используя собственные точки начала репликации, и распределяются между дочерними клетками, иногда кодируя функции переноса для конъюгации. Транспозоны и инсерционные последовательности перемещаются посредством механизмов рекомбинации, которые вырезают и повторно вставляют элемент или копируют его в новое место, часто неся с собой вспомогательные гены. Интегроны захватывают и экспрессируют генные кассеты, способствуя сборке массивов детерминант резистентности.

Clinical relevance

Мобильные генетические элементы являются ключевыми переносчиками генов антибиотикорезистентности и вирулентности среди бактерий, а сконструированные плазмиды служат стандартными векторами для введения и экспрессии генов в молекулярной биологии и биотехнологии.

History

Открытие Барбарой Мак-Клинток транспозируемых элементов у кукурузы в середине XX века показало, что генетические элементы могут перемещаться внутри геномов, концепция, которая позже была распространена на бактерии, где было обнаружено, что плазмиды и транспозоны способствуют распространению антибиотикорезистентности.

Key figures

• Barbara McClintock
• Joshua Lederberg

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

В чем разница между плазмидой и транспозоном?

Плазмида — это самореплицирующаяся молекула ДНК, обычно кольцевая, которая существует отдельно от хромосомы. Транспозон — это сегмент ДНК, который перемещается из одного места в другое внутри или между молекулами ДНК, включая хромосомы и плазмиды, а не реплицируется независимо.