schematisk ritning av bakteriell konjugering.

Konjugationsschema

  1. Donatorcell producerar pilus.
  2. Pilus fäster vid mottagarcellen och sammanför de två cellerna.
  3. den mobila plasmiden är nicked och en enda sträng av DNA överförs sedan till mottagarcellen.
  4. båda cellerna syntetiserar en komplementär sträng för att producera en dubbelsträngad cirkulär plasmid och även reproducera pili; båda cellerna är nu livskraftiga givare för F-faktorn.,

F-plasmiden är en episom (en plasmid som kan integrera sig i bakteriekromosomen genom homolog rekombination) med en längd av ca 100 kb. Det bär sitt eget ursprung av replikering, oriV och ett ursprung för överföring eller oriT. Det kan bara finnas en kopia av F-plasmiden i en given bakterie, antingen fri eller integrerad, och bakterier som har en kopia kallas F-positiv eller F-plus (betecknad F+). Celler som saknar f-plasmider kallas f-negativa eller f-minus (F -) och som sådan kan fungera som mottagarceller.,

bland annan genetisk information bär F-plasmiden en tra-och trb-locus, som tillsammans är cirka 33 kb lång och består av cirka 40 gener. Tra locus innefattar pilin-genen och regulatoriska gener, som tillsammans bildar pili på cellytan. Locus innehåller också generna för proteinerna som fäster sig vid ytan av f-bakterier och initierar konjugering. Även om det finns en viss debatt om den exakta mekanismen för konjugation verkar det som om pili inte är de strukturer genom vilka DNA-utbyte sker., Detta har visats i experiment där pilus får ta kontakt, men sedan denatureras med SDS och ändå fortsätter DNA-transformation. Flera proteiner kodade för i Tra eller trb locus verkar öppna en kanal mellan bakterierna och man tror att traD-enzymet, som ligger vid basen av pilus, initierar membranfusion.

När konjugering initieras av en signal skapar relaxasenzymet ett nick i en av strängarna i den konjugativa plasmiden vid oriT. Relaxas kan fungera ensam eller i ett komplex av över ett dussin proteiner som kallas kollektivt som en relaxosom., I f-plasmidsystemet kallas relaxasenzymet TraI och relaxosomen består av TraI, fack, spårvagn och den integrerade värdfaktorn IHF. Den nickade strängen, eller T-strängen, lindas sedan från den obrutna strängen och överförs till mottagarcellen i en 5′-terminus till 3′-terminus riktning. Den återstående strängen replikeras antingen oberoende av konjugativ verkan (vegetativ replikation som börjar vid oriV) eller i samförstånd med konjugering (konjugativ replikation som liknar den rullande cirkelreplikationen av lambda phage)., Konjugativ replikering kan kräva en andra nick innan framgångsrik överföring kan inträffa. En färsk rapport hävdar att ha hämmat konjugering med kemikalier som efterliknar ett mellanliggande steg i denna andra nicking-händelse.

1.Infogningssekvenserna (gul) på både F-faktorplasmiden och kromosomen har liknande sekvenser, vilket gör att f-faktorn kan infoga sig i cellens genom. Detta kallas homolog rekombination och skapar en HFR (hög frekvens av rekombination) cell. 2.,HFR-cellen bildar en pilus och fäster vid en mottagare F-cell. 3.Ett nick i en sträng av HFR-cellens kromosom skapas. 4.DNA börjar överföras från HFR-cellen till mottagarcellen medan den andra strängen av dess kromosom replikeras. 5.Pilus lossnar från mottagarcellen och drar tillbaka. HFR-cellen vill helst överföra hela genomet till mottagarcellen. På grund av sin stora storlek och oförmåga att hålla kontakt med mottagarcellen kan den dock inte göra det. 6.a. f-cellen förblir F – eftersom hela f-faktorsekvensen inte mottogs., Eftersom ingen homolog rekombination inträffade bryts det DNA som överfördes av enzymer. b.i mycket sällsynta fall kommer f – faktorn att överföras helt och f-cellen blir en HFR-cell.

om f-plasmiden som överförs tidigare har integrerats i givarens genom (producerar en HFR-stam ) kan en del av givarens kromosomala DNA också överföras med plasmid-DNA. Mängden kromosomalt DNA som överförs beror på hur länge de två konjugerande bakterierna förblir i kontakt. I vanliga laboratoriestammar av E., coli överföringen av hela bakteriekromosomen tar cirka 100 minuter. Det överförda DNA: t kan sedan integreras i mottagargenomet via homolog rekombination.

en cellodling som innehåller i sina populationsceller med icke-integrerade f-plasmider innehåller vanligtvis också några celler som av misstag har integrerat sina plasmider. Det är dessa celler som är ansvariga för de lågfrekventa kromosomala genöverföringarna som uppträder i sådana kulturer. Vissa bakteriestammar med en integrerad F-plasmid kan isoleras och odlas i ren kultur., Eftersom sådana stammar överför kromosomala gener mycket effektivt kallas de Hfr (hög frekvens av rekombination). E. coli-genomet kartlades ursprungligen av avbrutna parningsexperiment där olika HFR-celler i konjugationsprocessen klipptes från mottagare efter mindre än 100 minuter (initialt med hjälp av en Varningsblandare). De gener som överfördes undersöktes sedan.

sedan integrationen av F-plasmiden i E., coli-kromosomen är en sällsynt spontan förekomst, och eftersom de många gener som främjar DNA-överföring är i plasmidgenomet snarare än i bakteriegenomet, har det hävdats att konjugativ bakteriell genöverföring, som den förekommer i E. coli Hfr-systemet, inte är en evolutionär anpassning av bakterievärd, inte heller är det sannolikt förfader till eukaryotisk kön.

spontan zygogenes i E. coli

utöver den klassiska bakteriekonjugation som beskrivs ovan för E., coli, en form av konjugering kallad spontan zygogenes (Z-parning för kort) observeras i vissa stammar av E. coli. I Z-parning finns fullständig genetisk blandning, och instabila diploider bildas som slänger fenotypiskt haploidceller, varav vissa visar en föräldrafenotyp och vissa är sanna rekombinanter.