schematyczny rysunek koniugacji bakteryjnej.

schemat koniugacji

  1. komórka dawcy wytwarza pilus.
  2. Pilus przyłącza się do komórki odbiorczej i łączy obie komórki.
  3. ruchomy plazmid zostaje zerwany, a pojedyncza nić DNA jest następnie przenoszona do komórki biorcy.
  4. obie komórki syntetyzują komplementarną nić w celu wytworzenia dwuniciowego okrągłego plazmidu, a także reprodukują pili; obie komórki są obecnie zdolnym dawcą czynnika F.,

F-plazmid jest episomem (plazmidem, który może zintegrować się z chromosomem bakteryjnym poprzez rekombinację homologiczną) o długości około 100 kb. Posiada własne pochodzenie replikacji, oriV, i pochodzenie transferu, lub oriT. W danej bakterii może być tylko jedna kopia f-plazmidu, wolna lub zintegrowana, a bakterie posiadające kopię nazywane są f-dodatni lub F-plus (oznaczane F+). Komórki, które nie posiadają plazmidów f nazywane są f-ujemnymi lub F− minus (F -) i jako takie mogą funkcjonować jako komórki biorcze.,

wśród innych informacji genetycznych, f-plazmid posiada locus tra i trb, które razem mają około 33 kb długości i składają się z około 40 genów. Tra locus obejmuje Gen pilin i geny regulacyjne, które razem tworzą pili na powierzchni komórki. Locus zawiera również geny białek, które przyłączają się do powierzchni bakterii F i inicjują koniugację. Chociaż istnieje pewna debata na temat dokładnego mechanizmu koniugacji, wydaje się, że pili nie są strukturami, przez które zachodzi wymiana DNA., Wykazano to w eksperymentach, w których pilus mogą nawiązać kontakt, ale następnie są denaturowane za pomocą SDS, a jednak transformacja DNA nadal trwa. Kilka białek kodowanych w locus tra lub trb wydaje się otwierać kanał między bakteriami i uważa się, że enzym traD, znajdujący się u podstawy pilus, inicjuje fuzję błony.

gdy koniugacja jest inicjowana sygnałem, enzym relaksazy tworzy nick w jednym z nici plazmidu koniugacyjnego na oriT. Relaksaza może działać samodzielnie lub w kompleksie kilkunastu białek znanych zbiorczo jako relaksosom., W układzie f-plazmid enzym relaksazy nazywany jest TraI, a relaksosom składa się z TraI, TraY, TraM i zintegrowanego czynnika gospodarza IHF. Nić nacięta lub nić T jest następnie rozwijana z nieprzerwanej nici i przenoszona do komórki odbiorczej w kierunku od 5′-końca do 3′-końca. Pozostała nić jest replikowana niezależnie od działania koniugacyjnego (replikacja wegetatywna rozpoczynająca się w oriV) lub w połączeniu z koniugacją (replikacja koniugacyjna podobna do replikacji kolistej lambda Fage)., Replikacja koniugacyjna może wymagać drugiego Nicka przed udanym transferem. Ostatni raport twierdzi, że hamowały koniugację z chemikaliami, które naśladują etap pośredni tego drugiego zdarzenia.

1.Sekwencje wstawiania (żółte) zarówno na plazmidzie czynnika F, jak i chromosomie mają podobne sekwencje, dzięki czemu czynnik F wkłada się do genomu komórki. Nazywa się to rekombinacją homologiczną i tworzy komórkę HFR (high frequency of recombination). 2.,Komórka Hfr tworzy pilus i przyłącza się do biorcy F-komórki. 3.W jednej nici chromosomu komórki Hfr powstaje nić. 4.DNA zaczyna być przenoszone z komórki Hfr do komórki biorcy, podczas gdy druga nić chromosomu jest replikowana. 5.Pilus odrywa się od komórki biorcy i się chowa. Komórka Hfr idealnie chce przenieść cały swój genom do komórki biorczej. Jednak ze względu na duże rozmiary i niemożność utrzymania kontaktu z komórką odbiorcy nie jest w stanie tego zrobić. 6.a. ogniwo F pozostaje F-ponieważ cała sekwencja czynnika F nie została odebrana., Ponieważ nie doszło do rekombinacji homologicznej, przeniesione DNA jest degradowane przez enzymy. b. w bardzo rzadkich przypadkach czynnik F zostanie całkowicie przeniesiony, a komórka F stanie się komórką Hfr.

Jeśli f-plazmid, który jest przenoszony, został wcześniej zintegrowany z genomem dawcy (wytwarzając szczep Hfr), część chromosomalnego DNA dawcy może być również przenoszona za pomocą plazmidu DNA. Ilość chromosomalnego DNA, które jest przenoszone zależy od tego, jak długo dwie sprzężone bakterie pozostają w kontakcie. W typowych szczepach laboratoryjnych E., coli transfer całego chromosomu bakteryjnego trwa około 100 minut. Przeniesione DNA może być następnie zintegrowany z genomu biorcy poprzez rekombinację homologiczną.

hodowla komórkowa, która zawiera w swojej populacji komórki z niezintegrowanymi f-plazmidami zwykle zawiera również kilka komórek, które przypadkowo zintegrowały swoje plazmidy. To właśnie te komórki są odpowiedzialne za chromosomowe transfery genów o niskiej częstotliwości, które występują w takich kulturach. Niektóre szczepy bakterii ze zintegrowanym f-plazmidem mogą być wyizolowane i hodowane w czystej kulturze., Ponieważ takie szczepy przenoszą geny chromosomalne bardzo efektywnie nazywane są Hfr (high frequency of recombination). Genom E. coli został pierwotnie zmapowany przez przerwane eksperymenty kojarzeniowe, w których różne komórki Hfr w procesie koniugacji były ścinane od biorców po mniej niż 100 minutach (początkowo przy użyciu mieszadła Waring). Następnie zbadano geny, które zostały przeniesione.

od integracji f-plazmidu z E., chromosom coli jest rzadkim zjawiskiem spontanicznym, a ponieważ liczne geny promujące transfer DNA znajdują się w genomie plazmidu, a nie w genomie bakteryjnym, argumentowano, że sprzężeniowy transfer genu bakteryjnego, tak jak występuje w systemie HFR E. coli, nie jest ewolucyjną adaptacją gospodarza bakteryjnego, ani nie jest prawdopodobnie przodkiem do płci eukariotycznej.

spontaniczna zygogeneza u E. coli

oprócz klasycznej koniugacji bakteryjnej opisanej powyżej Dla E., coli, forma koniugacji określana jako spontaniczna zygogeneza (w skrócie z-kojarzenie) jest obserwowana w niektórych szczepach E. coli. W z-kojarzeniu następuje całkowite wymieszanie genetyczne i powstają niestabilne diploidy, które wyrzucają fenotypowo haploidalne komórki, z których niektóre wykazują fenotyp rodzicielski, a niektóre są prawdziwymi rekombinantami.