Skjematisk tegning av bakterielle konjugasjon.

Konjugasjon diagram

  1. Donor celle produserer pilus.
  2. Pilus festes til mottakeren celle og bringer de to cellene sammen.
  3. mobile plasmider er hakkete og et enkelt aspekt av DNA er deretter overført til mottakeren celle.
  4. Begge cellene syntetisere et utfyllende strand for å produsere en dobbel-strandet sirkulær plasmider og også gjengi pili; både celler er nå levedyktig donor for F-faktor.,

F-plasmider er en episome (en plasmider som kan integrere seg inn i de bakterielle kromosomene av homologe rekombinasjon) med en lengde på ca 100 kb. Det bærer sin egen opprinnelse av replikering, den oriV, og en opprinnelse av overføring, eller oriT. Det kan bare være en kopi av F-plasmider i en bestemt bakterie, enten gratis eller integrert, og bakterier som er i besittelse av et eksemplar kalles F-positive eller F-plus (betegnet F+). Celler som mangler F-plasmider kalles F-negative eller F-minus (F−), og som kan fungere som mottaker celler.,

Blant andre genetisk informasjon, F-plasmider bærer en tra-og trb locus, som til sammen er ca 33 kb lang og består av om lag 40 gener. Den tra-locus inkluderer pilin gener og regulatoriske gener som til sammen danner pili på celleoverflaten. Locus også inneholder gener for proteiner som fester seg til overflaten av F− bakterier og starte konjugasjon. Selv om det er noen debatt om den eksakte mekanismen for konjugasjon det ser ut til at pili er ikke strukturer som gjennom DNA-exchange oppstår., Dette har blitt vist i eksperimenter der pilus er tillatt å ta kontakt, men da er denaturert med SDS og ennå DNA-transformasjon fortsatt foregår. Flere proteiner som er kodet for i tra eller trb locus synes å åpne en kanal mellom bakterier og det er antatt at traD enzym, som ligger ved foten av pilus, starter membran fusjon.

Når konjugasjon er initiert av et signal relaxase enzym skaper et nick i en av trådene i den conjugative plasmider i oriT. Relaxase kan arbeide alene eller i et kompleks av over et dusin proteiner kjent som en relaxosome., I F-plasmider system relaxase enzymet kalles TraI og relaxosome består av Jern, Skuff, Trikk og integrert vert faktor IHF. Den hakkete strand, eller T-strand, er så nøstes fra ubrutt strand og overført til mottakeren celle i en 5′-terminus til 3′-terminus retning. De resterende strand er replikert enten uavhengig av conjugative handling (vegetative replikering begynnelsen på oriV) eller i konsert med tre (conjugative replikering lignende rullende sirkel-replikasjon av lambda phage)., Conjugative replikering kan kreve et annet nick før vellykket overføring kan skje. En fersk rapport hevder å ha hemmet konjugasjon med kjemikalier som etterligner et mellomliggende trinn av denne andre nicking event.

1.Innsetting sekvenser (gul) på både F-faktor plasmider og kromosomet har lignende sekvenser, slik at F-faktor til å sette seg inn i genomet til cellen. Dette kalles homologe rekombinasjon og skaper en Hfr (høy frekvens av rekombinasjon) celle. 2.,Den Hfr-celle danner en pilus og legger til en mottaker F – cell. 3.Et nick i en tråd av Hfr cellens kromosom er opprettet. 4.DNA begynner å bli overført fra Hfr-celle til mottakeren celle mens det andre aspekt av sitt kromosom blir kopiert. 5.Den pilus løsner fra mottakeren celle og trekker seg tilbake. Den Hfr-celle ideelt sett ønsker å overføre hele sitt genom til mottakeren celle. Imidlertid, på grunn av sin store størrelse og manglende evne til å holde kontakten med mottakeren celle, det er ikke i stand til å gjøre det. 6.a. F – cell forblir F – fordi hele F-faktor sekvensen ble ikke mottatt., Siden ingen homologe rekombinasjon oppstått, DNA som var overført er degradert av enzymer. b. I svært sjeldne tilfeller, F-faktor vil være helt overført og F – cell vil bli en Hfr-celle.

Hvis F-plasmider som er overført har tidligere vært integrert i donor genom (å produsere en Hfr belastning ) noen av donor er kromosomale DNA kan også overføres med plasmider DNA. Mengden av kromosomale DNA som overføres, avhenger av hvor lenge de to bøye bakterier kommer i kontakt. I felles laboratorium stammer av E., coli overføring av hele bakterielle kromosomene tar ca 100 minutter. Det overførte DNA kan integreres inn i mottakeren genom via homologe rekombinasjon.

En celle kultur som inneholder i befolkningen celler med ikke-integrert F-plasmider vanligvis inneholder også noen celler som ved et uhell har integrert sine plasmider. Det er disse cellene som er ansvarlig for lav-frekvens kromosomale gener overføringer som oppstår i slike kulturer. Noen stammer av bakterier med en integrert F-plasmider kan være isolert og dyrket i ren kultur., Fordi slike stammer overføre kromosomale gener svært effektivt de kalles Hfr (høy frekvens av rekombinasjon). E. coli genom ble opprinnelig kartlagt av avbrutt parring eksperimenter der ulike Hfr cellene i ferd med å tre ble skåret fra mottakere etter mindre enn 100 minutter (i utgangspunktet ved hjelp av en Waring blender). De gener som ble overført, ble deretter undersøkt.

Siden integrering av F-plasmider i E., coli-kromosomet er en sjelden spontane forekomst, og siden mange gener fremme DNA-overføring er i plasmider genom snarere enn i den bakterielle genom, har det vært hevdet at conjugative bakterielle genet transfer, slik det skjer i E. coli Hfr-systemet, er ikke en evolusjonær tilpasning av bakterielle vert, eller er det sannsynlig forfedre til eukaryote sex.

Spontan zygogenesis i E. coli

I tillegg til klassiske bakteriell konjugasjon er beskrevet ovenfor for E., coli, en form for konjugasjon referert til som spontan zygogenesis (Z-parring for kort) er observert i visse stammer av E. coli. I Z-parring det er fullstendig genetisk blanding, og ustabil diploids er dannet som kaste av phenotypically haploid celler, hvorav noen viser et foreldrenes fenotypen og noen er sanne recombinants.