schematische tekening van bacteriële conjugatie.

Conjugatiediagram

  1. Donorcel produceert pilus.
  2. Pilus hecht zich aan de recipiente cel en brengt de twee cellen samen.
  3. het mobiele plasmide wordt gekneusd en een enkele bundel DNA wordt dan overgebracht naar de ontvangende cel.
  4. beide cellen synthetiseren een complementaire streng om een dubbelstrengs circulair plasmide te produceren en reproduceren ook pili; beide cellen zijn nu levensvatbare donor voor de F-factor.,

het F-plasmide is een episoom (een plasmide dat zichzelf kan integreren in het bacteriële chromosoom door homologe recombinatie) met een lengte van ongeveer 100 kb. Het draagt zijn eigen oorsprong van replicatie, de oriV, en een oorsprong van overdracht, of oriT. Er kan slechts één exemplaar van het F-plasmide in een bepaalde bacterie zijn, vrij of geïntegreerd, en bacteriën die een exemplaar bezitten worden genoemd F-positief of F-plus (aangeduid F+). Cellen die F-plasmiden missen worden F-negatief of F-minus (F -) genoemd en kunnen als zodanig als ontvangercellen functioneren.,

naast andere genetische informatie draagt het F-plasmide een Tra-en trb-locus, die samen ongeveer 33 kb lang zijn en uit ongeveer 40 genen bestaan. De Tra-locus omvat het pilin-gen en de regulerende genen, die samen pili vormen op het celoppervlak. De locus omvat ook de genen voor de proteã nen die zich aan de oppervlakte van F− bacteriën hechten en vervoeging in werking stellen. Hoewel er enige discussie is over het exacte mechanisme van vervoeging lijkt het erop dat de pili niet de structuren zijn waardoor de uitwisseling van DNA plaatsvindt., Dit is getoond in experimenten waar de pilus worden toegestaan om contact te maken, maar dan gedenatureerd met SDS en nog de transformatie van DNA nog vordert. Verscheidene proteã nen die voor in de locus van Tra of trb worden gecodeerd schijnen om een kanaal tussen de bacteriën te openen en men denkt dat het enzym traD, dat aan de basis van de pilus wordt gevestigd, membraanfusie in werking stelt.

wanneer conjugatie wordt geïnitieerd door een signaal, creëert het relaxase-enzym een nick in een van de strengen van het geconjugeerde plasmide in de oriT. Relaxase kan alleen werken of in een complex van meer dan een dozijn proteã nen collectief bekend als een relaxosoom., In het F-plasmide systeem wordt het relaxase enzym TraI genoemd en het relaxosoom bestaat uit TraI, TraY, TraM en de geïntegreerde gastheerfactor IHF. De gesneden bundel, of T-bundel, wordt dan afgewikkeld van de ongebroken bundel en overgebracht naar de ontvangende cel in een 5′-terminus aan 3′-terminus richting. De resterende streng wordt gerepliceerd hetzij onafhankelijk van de conjugatieve actie (vegetatieve replicatie beginnend bij de oriV) of in samenhang met conjugatie (conjugatieve replicatie vergelijkbaar met de rolling circle replicatie van lambda faag)., Conjugatieve replicatie kan een tweede nick vereisen voordat een succesvolle overdracht kan plaatsvinden. Een recent rapport beweert conjugatie te hebben geremd met chemicaliën die een tussenstap van deze tweede nicking event nabootsen.

1.De insertieopeenvolgingen (geel) op zowel het F-factorplasmide als het chromosoom hebben gelijkaardige opeenvolgingen, toestaand de F-factor om zich in het genoom van de cel in te voegen. Dit wordt genoemd homologe nieuwe combinatie en leidt tot een cel HFR (hoge frequentie van nieuwe combinatie). 2.,De HFR-cel vormt een pilus en hecht zich aan een recipiente F – cel. 3.Een nick in één streng van het chromosoom van de HFR-cel wordt gecreëerd. 4.DNA begint van de HFR-cel aan de ontvangende cel te worden overgebracht terwijl de tweede bundel van zijn chromosoom wordt herhaald. 5.De pilus maakt zich los van de ontvanger en trekt zich terug. De HFR-cel wil idealiter zijn gehele genoom overbrengen naar de ontvangende cel. Echter, vanwege zijn grote omvang en onvermogen om in contact te blijven met de ontvangende cel, is het niet in staat om dit te doen. 6.a. de F-cel blijft F-omdat de volledige F-factorsequentie niet werd ontvangen., Aangezien er geen homologe nieuwe combinatie voorkwam, wordt DNA dat werd overgebracht afgebroken door enzymen. b.in zeer zeldzame gevallen wordt de F – factor volledig overgedragen en wordt de F-cel een HFR-cel.

indien het F-plasmide dat wordt overgedragen eerder is geïntegreerd in het genoom van de donor (waarbij een HFR-stam wordt geproduceerd), kan een deel van het chromosomale DNA van de donor ook worden overgedragen met het plasmide-DNA. De hoeveelheid chromosomaal DNA die wordt overgedragen hangt af van hoe lang de twee conjugerende bacteriën in contact blijven. In gemeenschappelijke laboratoriumstammen van E., coli de overdracht van het gehele bacteriële chromosoom duurt ongeveer 100 minuten. Overgedragen DNA kan dan in het genoom van de ontvanger via homologe nieuwe combinatie worden geïntegreerd.

een celcultuur die in zijn populatie cellen met niet-geïntegreerde F-plasmiden bevat, bevat meestal ook enkele cellen die per ongeluk hun plasmiden hebben geïntegreerd. Het zijn deze cellen die verantwoordelijk zijn voor de laagfrequente chromosomale gentransfers die in dergelijke culturen voorkomen. Sommige stammen van bacteriën met een geïntegreerd F-plasmide kunnen worden geà soleerd en gekweekt in zuivere cultuur., Omdat dergelijke stammen chromosomale genen zeer efficiënt overbrengen worden ze HFR (hoge frequentie van recombinatie) genoemd. Het E. coli genoom werd oorspronkelijk in kaart gebracht door onderbroken paringsexperimenten waarbij verschillende HFR-cellen in het proces van conjugatie na minder dan 100 minuten van ontvangers werden geschoren (aanvankelijk met behulp van een Waring-blender). De genen die werden overgedragen werden vervolgens onderzocht.

sinds integratie van het F-plasmide in de E., coli chromosoom is een zeldzame spontane voorkomen, en aangezien de talrijke genen bevorderen DNA-overdracht in het plasmide genoom eerder dan in het bacteriële genoom, is men beargumenteerd dat de conjugatieve bacteriële genoverdracht, zoals het voorkomt in het E. coli HFR-systeem, is geen evolutionaire aanpassing van de bacteriële gastheer, noch is het waarschijnlijk voorouderlijk aan eukaryotic geslacht.

spontane zygogenese bij E. coli

naast de klassieke bacteriële conjugatie zoals hierboven beschreven voor E., coli, een vorm van conjugatie aangeduid als spontane zygogenese (z-paring voor kort) wordt waargenomen in bepaalde stammen van E. coli. Bij z-paring is er volledige genetische vermenging, en onstabiele diploïden worden gevormd die fenotypisch haploïde cellen afwerpen, waarvan sommige een ouderlijk fenotype vertonen en sommige echte recombinanten zijn.