Konjugation (bakteriell)
Bakteriekonjugering är överföring av genetiskt material mellan bakterieceller genom direkt kontakt mellan celler eller genom en broliknande förbindelse mellan två celler.
Konjugering är en mekanism för horisontell genöverföring, liksom transformation och transduktion, även om dessa två andra mekanismer inte inbegriper cell-till-cell-kontakt.
Bakteriekonjugering upptäcktes av Nobelpristagarna Joshua Lederberg och Edward Tatum. De visade att bakterien Escherichia coli gick in i en sexuell fas under vilken den kunde dela med sig av genetisk information.
Bakteriekonjugering betraktas ofta felaktigt som en motsvarighet till sexuell reproduktion, eftersom den innebär utbyte av genetiskt material. Under konjugationen tillhandahåller donatorcellen ett konjugativt eller mobiliserbart genetiskt element som oftast är en plasmid eller ett transposon. De flesta konjugativa plasmider har system som säkerställer att mottagarcellen inte redan innehåller ett liknande element.
Den genetiska information som överförs är ofta fördelaktig för mottagaren. Fördelarna kan vara antibiotikaresistens, tolerans mot xenobiotika eller förmågan att använda nya metaboliter. Sådana fördelaktiga plasmider kan betraktas som bakteriella endosymbionter. Andra element kan dock betraktas som bakteriella parasiter och konjugation som en mekanism som utvecklats av dem för att möjliggöra deras spridning.
Mekanism
Den grundläggande konjugativa plasmidan är F-plasmidan eller F-faktorn. F-plasmidan är en episom (en plasmid som kan integreras i bakteriekromosomen) med en längd på cirka 100 000 baspar.
Det kan bara finnas en kopia av F-plasmidan i en viss bakterie, antingen fri eller integrerad, och bakterier som har en kopia kallas F-positiva eller F-plus (beteckning F +). Celler som saknar F-plasmider kallas F-negativa eller F-minus (F -) och kan fungera som mottagarceller.
Schematisk ritning av bakteriell konjugering. Konjugationsschema 1- Donatorcellen producerar pilus. 2- Pilus fäster vid mottagarcellen och för samman de två cellerna. 3- Den rörliga plasmiden är knäckt och en enkel DNA-sträng överförs sedan till mottagarcellen. 4- Båda cellerna syntetiserar en komplementär sträng för att producera en dubbelsträngad cirkulär plasmid och reproducerar också pilier; båda cellerna är nu livskraftiga donatorer.
Överföring mellan olika riken
De kvävefixerande rhizobierna är ett intressant exempel på konjugering mellan olika riken.
Till exempel innehåller Agrobacteriums tumörinducerande plasmid (Ti) och A. rhizogenes plasmid (Ri) gener som kan överföras till växtceller. Dessa gener förvandlar växtceller till fabriker som producerar kemikalier som bakterierna använder som kväve och energi. Infekterade celler bildar krongallor respektive rotstumörer. Ti och Ri plasmiderna är alltså endosymbionter hos bakterierna, som i sin tur är endosymbionter (eller parasiter) hos den infekterade växten.
Genteknik
Konjugering är ett bekvämt sätt att överföra genetiskt material till en mängd olika mål. I laboratorier har framgångsrika överföringar rapporterats från bakterier till jäst, växter, däggdjursceller och isolerade däggdjursmitokondrier.
Konjugering har fördelar jämfört med andra former av genetisk överföring. Inom växttekniken kompletterar Agrobacterium-liknande konjugering andra standardverktyg, t.ex. tobaksmosaikvirus (TMV). TMV kan visserligen infektera många växtfamiljer, men dessa är i första hand örtartade dikotyler. Agrobacterium-liknande konjugering används också främst för dikotyler, men mottagare av monokotyler är inte ovanliga.
Frågor och svar
F: Vad är bakteriekonjugering?
S: Bakteriekonjugering är överföring av genetiskt material mellan bakterieceller genom direkt kontakt mellan celler eller genom en broliknande förbindelse mellan två celler.
F: Vilka är de andra mekanismerna för horisontell genöverföring?
S: De andra mekanismerna för horisontell genöverföring är transformation och transduktion, även om dessa två andra mekanismer inte inbegriper cell-till-cell-kontakt.
F: Vem upptäckte bakteriell konjugering?
Svar: Bakteriekonjugering upptäcktes av nobelpristagarna Joshua Lederberg och Edward Tatum.
F: Vad visade Lederberg och Tatum om Escherichia coli under konjugering?
S: Lederberg och Tatum visade att bakterien Escherichia coli gick in i en sexuell fas under vilken den kunde dela med sig av genetisk information.
F: Vad tillhandahåller donatorcellen under konjugationen?
S: Under konjugationen tillhandahåller donatorcellen ett konjugativt eller mobiliserbart genetiskt element som oftast är en plasmid eller ett transposon.
F: Vilka fördelar har den genetiska information som överförs under konjugationen?
S: Den genetiska information som överförs under konjugationen är ofta fördelaktig för mottagaren. Fördelarna kan vara antibiotikaresistens, tolerans mot xenobiotika eller förmågan att använda nya metaboliter.
F: Hur kan vissa element som överförs under konjugationen betraktas?
S: Andra element som överförs under konjugering kan betraktas som bakterieparasiter och konjugering som en mekanism som utvecklats av dem för att möjliggöra deras spridning.
