Плазмида RK2

Плазмида RK2 широкого спектра хозяев, представляет собой плазмиду принадлежащую к группе несовместимости incP. ^[1] Он примечателен своей способностью размножаться в самых разных одноклеточных организмах , что делает его пригодным в качестве инструмента генной инженерии . ^[2] Он способен к переносу, репликации и поддержанию большинства родов грамотрицательных бактерий . RK2 иногда можно называть pRK2, что также является названием другой, неродственной плазмиды. ^[3]^[4]^[5] Другие названия RK2 включают R18, R68, RP1 и RP4. Все это были отдельные изоляты, но позже выяснилось, что это идентичные плазмиды. ^[6]Группа плазмид IncP-1 (плазмиды IncP в Escherichia coli ), частью которой является RK2, была описана как «высокоэффективные, самопередающиеся, эгоистичные молекулы ДНК со сложной регуляторной схемой». ^[7]

Открытие

RK2 был впервые выделен в связи со вспышкой устойчивых к антибиотикам Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella aerogenes в Бирмингеме в 1969 году как один из семейства плазмид, участвующих в передаче устойчивости к ампициллину между бактериальными штаммами. ^[8] Плазмиды подгруппы IncP-1 были выделены из сточных вод, сельскохозяйственной почвы и больниц. ^[9]

Структура

RK2 имеет длину около 60 т.п.н. и содержит гены репликации конъюгации , поддержания, и устойчивости к антибиотикам . Гены устойчивости придают устойчивость к антибиотикам канамицину, ампициллину и тетрациклину. ^[8] Кроме того, RK2 содержит набор потенциально летальных (для клетки) генов, называемых генами kil , и набор комплементарных генов -репрессоров транскрипции , называемых генами kor (сокращение от «kil-override»), которые инактивируют гены kil . Предполагается, что гены kil и kor вместе играют роль в широком диапазоне хозяев RK2. ^[10]

Репликация

Основная система репликации в RK2 состоит из точки начала репликации oriV и гена trfA , чей генный продукт, белок TrfA, связывается с oriV и активирует его . ^[11]^[12] У Escherichia coli репликация происходит однонаправленно от oriV после активации TrfA. ^[13] У E. coli несколько копий плазмид группируются вместе, образуя несколько мультиплазмидных кластеров в каждой клетке. ^[14]^[15] Число копий RK2 составляет около 4-7 на клетку у E. coli и 3 у P. aeruginosa . ^[16]

Минимальные производные

Было получено несколько минимальных производных RK2. В этих плазмидах большая часть генов удалена, остались только гены, необходимые для репликации, и один или несколько селектируемых маркеров . Одним из таких «мини-репликонов» является плазмида PFF1, длина которой составляет 5873 пары оснований.

PFF1 состоит из начала репликации , oriV, начала переноса , oriT, гена, кодирующего белки репликации плазмиды, trfA, и двух устойчивости к антибиотикам генов , bla и cat , которые придают устойчивость к ампициллину и хлорамфениколу соответственно. Минимальные плазмиды, такие как PFF1, полезны для изучения основных механизмов репликации плазмид и регуляции числа копий, поскольку в них меньше лишних генетических элементов, которые могут влиять на изучаемые процессы. Было идентифицировано несколько мутантов PFF1, которые влияют на количество копий плазмиды. Два таких мутанта, PFF1cop254D и PFF1cop271C, увеличивают число копий PFF1 в E. coli примерно с 39-40 до примерно 501 и 113 плазмид на клетку соответственно. ^[17] Увеличение числа копий полезно для приложений генной инженерии, поскольку позволяет увеличить выход рекомбинантного белка . ^[18]

Примечания

^ Дэвид Х. Фигурски, Роберт Ф. Полман, Дэвид Х. Беххофер, Элис С. Принс и Кристи А. Келтон: «Плазмида RK2 с широким диапазоном хозяев кодирует несколько генов kil, потенциально смертельных для клеток-хозяев Escherichia coli», Генетика , Том 79. Март 1982 г., стр. 1935-1939 гг.
^ Дж. М. Блатни, Т. Браутасет, К. Х. Винтер-Ларсен, К. Хауган и С. Валла: «Создание и использование универсального набора векторов клонирования и экспрессии широкого диапазона хозяев на основе репликона RK2», Appl. Окружающая среда. Микробиол. 1997, Том 63, Выпуск 2, с. 370
^ Национальный центр биотехнологической информации: «Плазмида pRK2 Escherichia coli W, полная последовательность». https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/315063834
^ Колин Т. Арчер, Джихён Ф. Ким, Хэён Чжон, Джин Хван Пак, Клаудия Э. Викерс, Сан Юп Ли, Ларс К. Нильсен: «Последовательность генома E. coli W (ATCC 9637):сравнительный анализ генома и улучшенныйреконструкция генома E. coli», BMC Genomics , 2011, http://www.biomedcentral.com/1471-2164/12/9.
^ Степанек В., Валесова Р., Кислик П.: «Криптическая плазмида pRK2 из Escherichia coli W: анализ последовательности и сегрегационная стабильность». Плазмида , июль 2005 г.; 54 (1): 86-91.
^ Пансеграу В., Ланка Э., Барт П., Фигурски Д., Гини Д., Хаас Д., Хелински Д., Шваб Х., Станисич В., Томас С.: «Полная нуклеотидная последовательность плазмид Birmingham IncPα: компиляция и сравнительный анализ», Журнал молекулярной биологии , 1994 г.
^ Малгожата Адамчик и Гражина Ягура-Бурджи: «Распространение и выживание беспорядочных плазмид IncP-1», Acta Biochimica Polonica, Vol 50, no. 2/2003, с. 425-4
^ Перейти обратно: ^а ^б ЛЬЮИС К. ИНГРАММ, М.Х. РИЧМОНД И Р.Б. САЙКС: «Молекулярная характеристика R-факторов, участвующих в устойчивости к карбенициллину последовательности штаммов Pseudomonas aeruginosa, выделенных из ожогов», ПРОТИВОМИКРОБНЫЕ АГЕНТЫ И ХИМИОТЕРАПИЯ , февраль 1973 г., стр. 279-288
^ Томас CM и др.: «Плазмиды с широким диапазоном хозяев из сельскохозяйственных почв имеют остов IncP-1 с разнообразными дополнительными генами», Appl Environ Microbiol . Ноябрь 2011 г.;77(22):7975-83. Электронная публикация 2011 г., 23 сентября.
^ JA Kornacki, CH Chang и DH Figurski: «регулон kil-kor беспорядочной плазмиды RK2: структура, продукты и регуляция двух оперонов, составляющих локус kilE», J Bacteriol. 1993 август; 175(16): 5078–5090.
^ РОСС Х. ДУРЛАНД, АРЕСА ТУКДАРИАН, ФЕРРИК ФАНГ И ДОНАЛЬД Р. ХЕЛИНСКИ: «Мутации в гене репликации trfA плазмиды широкого диапазона хозяев RK2 приводят к повышенному количеству копий плазмиды», Journal of Bacteriology , Vol. 174, № 12, июнь 1992 г., с. 4110-4119
^ КРИСТОФЕР М. ТОМАС, РИЧАРД МЕЙЕР * И ДОНАЛЬД Р. ХЕЛИНСКИ: «Области плазмиды RK2 с широким диапазоном хозяев, которыеНеобходим для репликации и поддержания», Журнал бактериологии , том 172, № 7, июль 1990 г., стр. 3859-3867.
^ Ричард Дж. Мейер и Дональд Р. Хелински: «Однонаправленная репликация плазмиды P-группы RK2», Biochimica et Biophysica Acta , 478 (1977), стр. 109-113.
^ Джо Польяно, Тхань Куок Хо, Чжэньпин Чжун и Дональд Р. Хелински: «Многокопийные плазмиды сгруппированы и локализованы в Escherichia coli », PNAS, апрель 2001 г., том. 98 выпуск. 8, стр. 4486-4491.
^ Колатка К., Витосинска М., Пьереход М., Конечный И.: «Бактериальные разделяющие белки влияют на субклеточное расположение плазмиды RK2 широкого спектра хозяев», Плазмида , ноябрь 2010 г.; 64 (3): 119-34
^ У Кюс и У Шталь: «Репликация плазмид в грамотрицательных бактериях», Microbiol Rev. , 1989, декабрь; 53 (4): 491–516.
^ Феррик К. Фанг, RHD, Дональд Р. Хелински (1993). «Мутации в гене, кодирующем белок инициации репликации плазмиды RK2, приводят к увеличению числа копий производных RK2 в Escherichia coli и отдаленно родственных бактериях». 133(1): 1-8
^ Джанет Марта Блатни, Трюгве Браутасет, Ханне К. Винтер-Ларсен, Понния Карунакаран, Свейн Валла: «Улучшенные векторы RK2 с широким диапазоном хозяев, полезные для высоких и низких регулируемых уровней экспрессии генов в грамотрицательных бактериях», Плазмидный том 38, Выпуск 1, июль 1997 г., страницы 35–51.

Дальнейшее чтение

Vectron Biosolutions: «Репликон RK2», http://vectronbiosolutions.com/info.php?id=14.
Мейер и др.: «Свойства молекулярного носителя плазмиды RK2 широкого спектра хозяев», Science , декабрь 1975 г.: стр. 1226–1228. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1060178
Данные генома Стэнфордского университета: http://genome-www.stanford.edu/vectordb/vector_descrip/NOTCOMPL/RK2.SEQ.html.
К.М. Томас (редактор): «Беспорядочные плазмиды грамотрицательных бактерий», Academic Press, Лондон, 1989.
CM Thomas и CA Smith: «Плазмиды группы несовместимости P: генетика, эволюция и использование в генетических манипуляциях», Annual Review of Microbiology , Vol. 41: 77-101, октябрь 1987 г.
«Пансеграу и др.: «Полная нуклеотидная последовательность плазмид Birmingham IncPα: компиляция и сравнительный анализ», Журнал молекулярной биологии , том 239, выпуск 5, 23 июня 1994 г., страницы 623-663
Данные о последовательностях хранятся в NCBI : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/нуклеотид/508311?report=genbank&log$=nucltop&blast_rank=18&RID=CD93RUA001S .

[1] Дэвид Х. Фигурски, Роберт Ф. Полман, Дэвид Х. Беххофер, Элис С. Принс и Кристи А. Келтон: «Плазмида RK2 с широким диапазоном хозяев кодирует несколько генов kil, потенциально смертельных для клеток-хозяев Escherichia coli», Генетика , Том 79. Март 1982 г., стр. 1935-1939 гг.

[2] Дж. М. Блатни, Т. Браутасет, К. Х. Винтер-Ларсен, К. Хауган и С. Валла: «Создание и использование универсального набора векторов клонирования и экспрессии широкого диапазона хозяев на основе репликона RK2», Appl. Окружающая среда. Микробиол. 1997, Том 63, Выпуск 2, с. 370

[3] Национальный центр биотехнологической информации: «Плазмида pRK2 Escherichia coli W, полная последовательность». https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/315063834

[4] Колин Т. Арчер, Джихён Ф. Ким, Хэён Чжон, Джин Хван Пак, Клаудия Э. Викерс, Сан Юп Ли, Ларс К. Нильсен: «Последовательность генома E. coli W (ATCC 9637):сравнительный анализ генома и улучшенныйреконструкция генома E. coli», BMC Genomics , 2011, http://www.biomedcentral.com/1471-2164/12/9.

[5] Степанек В., Валесова Р., Кислик П.: «Криптическая плазмида pRK2 из Escherichia coli W: анализ последовательности и сегрегационная стабильность». Плазмида , июль 2005 г.; 54 (1): 86-91.

[6] Пансеграу В., Ланка Э., Барт П., Фигурски Д., Гини Д., Хаас Д., Хелински Д., Шваб Х., Станисич В., Томас С.: «Полная нуклеотидная последовательность плазмид Birmingham IncPα: компиляция и сравнительный анализ», Журнал молекулярной биологии , 1994 г.

[7] Малгожата Адамчик и Гражина Ягура-Бурджи: «Распространение и выживание беспорядочных плазмид IncP-1», Acta Biochimica Polonica, Vol 50, no. 2/2003, с. 425-4

[Ingram-8] Перейти обратно: ^а ^б ЛЬЮИС К. ИНГРАММ, М.Х. РИЧМОНД И Р.Б. САЙКС: «Молекулярная характеристика R-факторов, участвующих в устойчивости к карбенициллину последовательности штаммов Pseudomonas aeruginosa, выделенных из ожогов», ПРОТИВОМИКРОБНЫЕ АГЕНТЫ И ХИМИОТЕРАПИЯ , февраль 1973 г., стр. 279-288

[9] Томас CM и др.: «Плазмиды с широким диапазоном хозяев из сельскохозяйственных почв имеют остов IncP-1 с разнообразными дополнительными генами», Appl Environ Microbiol . Ноябрь 2011 г.;77(22):7975-83. Электронная публикация 2011 г., 23 сентября.

[10] JA Kornacki, CH Chang и DH Figurski: «регулон kil-kor беспорядочной плазмиды RK2: структура, продукты и регуляция двух оперонов, составляющих локус kilE», J Bacteriol. 1993 август; 175(16): 5078–5090.

[11] РОСС Х. ДУРЛАНД, АРЕСА ТУКДАРИАН, ФЕРРИК ФАНГ И ДОНАЛЬД Р. ХЕЛИНСКИ: «Мутации в гене репликации trfA плазмиды широкого диапазона хозяев RK2 приводят к повышенному количеству копий плазмиды», Journal of Bacteriology , Vol. 174, № 12, июнь 1992 г., с. 4110-4119

[12] КРИСТОФЕР М. ТОМАС, РИЧАРД МЕЙЕР * И ДОНАЛЬД Р. ХЕЛИНСКИ: «Области плазмиды RK2 с широким диапазоном хозяев, которыеНеобходим для репликации и поддержания», Журнал бактериологии , том 172, № 7, июль 1990 г., стр. 3859-3867.

[13] Ричард Дж. Мейер и Дональд Р. Хелински: «Однонаправленная репликация плазмиды P-группы RK2», Biochimica et Biophysica Acta , 478 (1977), стр. 109-113.

[14] Джо Польяно, Тхань Куок Хо, Чжэньпин Чжун и Дональд Р. Хелински: «Многокопийные плазмиды сгруппированы и локализованы в Escherichia coli », PNAS, апрель 2001 г., том. 98 выпуск. 8, стр. 4486-4491.

[15] Колатка К., Витосинска М., Пьереход М., Конечный И.: «Бактериальные разделяющие белки влияют на субклеточное расположение плазмиды RK2 широкого спектра хозяев», Плазмида , ноябрь 2010 г.; 64 (3): 119-34

[16] У Кюс и У Шталь: «Репликация плазмид в грамотрицательных бактериях», Microbiol Rev. , 1989, декабрь; 53 (4): 491–516.

[17] Феррик К. Фанг, RHD, Дональд Р. Хелински (1993). «Мутации в гене, кодирующем белок инициации репликации плазмиды RK2, приводят к увеличению числа копий производных RK2 в Escherichia coli и отдаленно родственных бактериях». 133(1): 1-8

[18] Джанет Марта Блатни, Трюгве Браутасет, Ханне К. Винтер-Ларсен, Понния Карунакаран, Свейн Валла: «Улучшенные векторы RK2 с широким диапазоном хозяев, полезные для высоких и низких регулируемых уровней экспрессии генов в грамотрицательных бактериях», Плазмидный том 38, Выпуск 1, июль 1997 г., страницы 35–51.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]