Jump to content

Происхождение перевода

Ориджин переноса ( oriT ) представляет собой короткую последовательность длиной от 40 до 500 пар оснований. [ 1 ] [ 2 ] Это необходимо для передачи ДНК от грамотрицательного бактериального донора реципиенту во время бактериальной конъюгации . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Перенос ДНК является важнейшим компонентом устойчивости бактериальных клеток к противомикробным препаратам. [ 6 ] а структура и механизм oriT в плазмидной ДНК дополняют его функцию при бактериальной конъюгации. Первый oriT, который был идентифицирован и клонирован, был на конъюгативной плазмиде RK2 (IncP), что было сделано Гини и Хелински в 1979 году. [ 7 ]

Структура

[ редактировать ]

Регионы oriT играют центральную роль в процессе переноса ДНК от донора к реципиенту и содержат несколько важных регионов, которые облегчают это:

  1. nic- сайт : место разрезания раскрученной плазмидной ДНК; обычно зависит от сайта. [ 4 ] [ 8 ] [ 9 ]
  2. Инвертированная последовательность повторов : сигнализирует об окончании репликации донорской ДНК и отвечает за частоту переноса, мобилизацию плазмиды и формирование вторичной структуры ДНК. [ 3 ] [ 8 ] [ 10 ]
  3. Богатая АТ область: важна для раскрытия цепи ДНК и расположена рядом с последовательностями инвертированных повторов. [ 1 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 11 ] [ 12 ]

oriT некодирующую представляет собой область бактериальной ДНК. [ 13 ] Благодаря своей важной роли в инициации бактериальной конъюгации oriT является одновременно ферментативным субстратом и сайтом узнавания белков релаксазы . [ 1 ] [ 13 ] [ 14 ] Релаксосомы имеют oriT- специфичные вспомогательные факторы, которые помогают им идентифицировать oriT и связываться с ним . [ 1 ] Выше сайта oriTnic находится терминирующая последовательность. [ 5 ]

Рисунок 1 ▲ Область последовательности oriT на плазмидной ДНК .

oriT преимущественно цис- действуют , что обеспечивает более эффективный перенос ДНК. [ 5 ] [ 12 ] [ 15 ]

Рисунок 2 ▲ Две бактериальные клетки, подвергающиеся бактериальной конъюгации . (1) релаксаза и геликаза связываются с плазмидой ( F-фактор ) в начале переноса ( OriT ). Хеликаза раскручивает плазмидную ДНК, а релаксаза прикрепляется к цепи транспортной ДНК . (3) Релаксаза переносит транспортную цепь ДНК через ворсинку, соединяющую две бактериальные клетки. (4) Оставшаяся цепь перематывается с комплементарной цепью ДНК. (5) Релаксаза соединяет два конца транспортной ДНК в кольцевую плазмиду . (6) Релаксаза отделяется от плазмиды. (7) Новая плазмидная ДНК перематывается с комплементарной цепью ДНК.

Механизм и функция бактериальной конъюгации

[ редактировать ]

В начале бактериальной конъюгации клетка-донор вырабатывает пилус и сигнализирует ближайшей клетке-реципиенту о необходимости вступить в тесный контакт. Эта идентификация подходящей клетки-реципиента начнет процесс формирования спаривающейся пары. [ 1 ] [ 16 ] Этот процесс объединения двух клеток задействует систему секреции типа IV , белковый комплекс, который формирует канал передачи между донором и реципиентом, запуская формирование комплекса релаксации, известного как релаксосома, в oriT . [ 13 ]

плазмиды Последовательность oriT служит как точкой узнавания, так и субстратом для ферментов релаксосомы. [ 13 ] поэтому первый этап бактериальной конъюгации происходит в nicn сайте области oriT плазмиды. [ 4 ] [ 14 ] Ферменты релаксазы , также известные как ДНК-цепочечные трансферазы, входящие в состав релаксосомного комплекса , катализируют расщепление нити и сайта-специфической фосфодиэфирной связи в сайте nicn и специфичны для каждой плазмиды. [ 17 ] Эта реакция представляет собой трансэтерификацию , в результате которой образуется разрывная двухцепочечная ДНК, 5'-конец которой связан с остатком тирозина в релаксазе. [ 4 ] [ 5 ] [ 14 ] [ 17 ] Затем релаксаза движется к 3'-концу цепи, чтобы раскрутить ДНК в плазмиде. [ 17 ]

Другая цепь плазмиды, не разорванная релаксазой, является матрицей для дальнейшего синтеза ДНК-полимеразой . [ 17 ]

Как только релаксаза снова достигает верхнего участка oriT , где имеется инвертированный повтор , процесс завершается воссоединением концов плазмиды и высвобождением одноцепочечной плазмиды в реципиенте. [ 5 ] [ 15 ] [ 18 ]

Приложения

[ редактировать ]

Генная инженерия

[ редактировать ]

Конъюгация позволяет передавать целевые гены многим реципиентам, включая дрожжи . [ 19 ] клетки млекопитающих , [ 20 ] [ 21 ] и диатомовые водоросли . [ 22 ]

Диатомовые водоросли могут быть полезными хозяевами плазмид, поскольку они обладают потенциалом автотрофного производства биотоплива и других химических веществ. [ 22 ] Существуют некоторые методы генетического переноса диатомовых водорослей, но они медленнее по сравнению с бактериальной конъюгацией. Разработав плазмиды для диатомовых водорослей P. tricornutum и T. pseudonana на основе последовательностей дрожжей и разработав метод конъюгации E. coli с диатомовыми водорослями, исследователи надеются улучшить генетические манипуляции с диатомовыми водорослями. [ 22 ]

Одна из основных проблем при использовании бактериальной конъюгации в генной инженерии заключается в том, что определенные селектируемые маркеры на плазмидах создают бактерии, устойчивые к антибиотикам, таким как ампициллин и канамицин . [ 23 ]

Устойчивость к противомикробным препаратам

[ редактировать ]

Взаимодействие между ДНК o riT и релаксазой обеспечивает устойчивость к противомикробным препаратам посредством горизонтального переноса генов (рис. 1). [ 13 ] Различные oriT области в плазмидной ДНК содержат инвертированные повторы , с которыми способны связываться белки релаксазы. [ 3 ] Основной вклад в лекарственную устойчивость вносят мобильные геномные острова (МГИ) или сегменты ДНК, которые обнаруживаются у сходных штаммов бактерий и являются факторами диверсификации бактерий. [ 3 ] [ 24 ] MGI обеспечивают устойчивость клеток-хозяев и посредством бактериальной конъюгации распространяют это преимущество на другие клетки. [ 3 ] Поскольку MGI бактериальных клеток имеют собственные последовательности oriT и находятся в непосредственной близости от генов релаксосом , они очень похожи на конъюгативные плазмиды, которые ответственны за преобладание лекарственной устойчивости среди бактериальных клеток. [ 3 ] Исследование MGI, проведенное в 2017 году, показало, что они способны самостоятельно интегрироваться в геном принимающих бактериальных клеток через int , ген, который кодирует фермент интегразу . После того, как oriT MGI обрабатывается релаксосомами, кодируемыми интегративными и конъюгативными элементами (ICE), MGI могут проникать в геном клеток-реципиентов и обеспечивать разнообразие бактерий, что приводит к устойчивости к противомикробным препаратам. [ 24 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и де ла Крус Ф., Фрост Л.С., Мейер Р.Дж., Зехнер Э.Л. (январь 2010 г.). «Конъюгативный метаболизм ДНК у грамотрицательных бактерий» . Обзоры микробиологии FEMS . 34 (1): 18–40. дои : 10.1111/j.1574-6976.2009.00195.x . ПМИД   19919603 . S2CID   24003194 .
  2. ^ Фрост, LS (01 января 2009 г.), «Конъюгация, бактерии» , в Шехтере, Моселио (ред.), Энциклопедия микробиологии (третье издание) , Оксфорд: Academic Press, стр. 517–531, doi : 10.1016/b978 -012373944-5.00007-9 , ISBN  978-0-12-373944-5 , получено 3 декабря 2021 г.
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г Кисс Дж., Сабо М., Хеги А., Дуард Дж., Прауд К., Надь И. и др. (2019). «Идентификация и характеристика oriT и двух генов мобилизации, необходимых для конъюгативного переноса сальмонеллы геномного острова 1 » . Границы микробиологии . 10 : 457. дои : 10.3389/fmicb.2019.00457 . ПМК   6414798 . ПМИД   30894848 .
  4. ^ Jump up to: а б с д Ховард М.Т., Нельсон В.К., Мэтсон С.В. (ноябрь 1995 г.). «Поэтапная сборка релаксосомы в точке начала переноса F-плазмиды» . Журнал биологической химии . 270 (47): 28381–28386. дои : 10.1074/jbc.270.47.28381 . ПМИД   7499340 .
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж Ланка Э., Уилкинс Б.М. (июнь 1995 г.). «Реакции обработки ДНК при бактериальной конъюгации». Ежегодный обзор биохимии . 64 (1): 141–169. дои : 10.1146/annurev.bi.64.070195.001041 . ПМИД   7574478 .
  6. ^ Джайлс С., Бурлин П. (март 2014 г.). «Горизонтально переносимые генетические элементы и их роль в патогенезе бактериальных заболеваний» . Ветеринарная патология . 51 (2): 328–340. дои : 10.1177/0300985813511131 . ПМИД   24318976 . S2CID   206510894 .
  7. ^ Гини Д.Г., Хелински Д.Р. (октябрь 1979 г.). «Комплекс ДНК-белковой релаксации плазмиды RK2: расположение сайт-специфического разрыва в районе предполагаемого начала переноса». Молекулярная и общая генетика . 176 (2): 183–189. дои : 10.1007/BF00273212 . ПМИД   393953 . S2CID   23889133 .
  8. ^ Jump up to: а б с Франция М.В., Варсаки А., Гарсильян-Барсиа, депутат парламента, Латорре А., Дринас К., де ла Крус Ф. (февраль 2004 г.). «Схема классификации областей мобилизации бактериальных плазмид» . Обзоры микробиологии FEMS . 28 (1): 79–100. дои : 10.1016/j.femsre.2003.09.001 . ПМИД   14975531 .
  9. ^ Чжан С., Мейер Р. (август 1997 г.). «Белок релаксосомы MobC способствует мобилизации конъюгальной плазмиды, расширяя разделение цепей ДНК до места разрыва в начале переноса». Молекулярная микробиология . 25 (3): 509–516. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.4861849.x . ПМИД   9302013 . S2CID   26826243 .
  10. ^ Шерзингер Э., Лурц Р., Отто С., Добрински Б. (январь 1992 г.). «Расщепление in vitro двух- и одноцепочечной ДНК мобилизационными белками, кодируемыми плазмидой RSF1010» . Исследования нуклеиновых кислот . 20 (1): 41–48. дои : 10.1093/нар/20.1.41 . ПМК   310323 . ПМИД   1738602 .
  11. ^ Коупланд ГМ, Браун А.М., Уиллеттс Н.С. (июнь 1987 г.). «Происхождение переноса (oriT) конъюгативной плазмиды R46: характеристика с помощью анализа делеций и секвенирования ДНК». Молекулярная и общая генетика . 208 (1–2): 219–225. дои : 10.1007/BF00330445 . ПМИД   3039307 . S2CID   11985769 .
  12. ^ Jump up to: а б Фу Ю.Х., Цай М.М., Луо Ю.Н., Деониер Р.К. (февраль 1991 г.). «Анализ делеции локуса F-плазмиды oriT» . Журнал бактериологии . 173 (3): 1012–1020. дои : 10.1128/jb.173.3.1012-1020.1991 . ПМК   207219 . ПМИД   1991706 .
  13. ^ Jump up to: а б с д и Зримец Дж., Лапанье А. (январь 2018 г.). «Структура ДНК в месте начала переноса плазмиды указывает на ее потенциальный диапазон переноса» . Научные отчеты . 8 (1): 1820. Бибкод : 2018NatSR...8.1820Z . дои : 10.1038/s41598-018-20157-y . ПМК   5789077 . ПМИД   29379098 .
  14. ^ Jump up to: а б с Берд Д.Р., Мэтсон С.В. (сентябрь 1997 г.). «Никирование путем переэтерификации: реакция, катализируемая релаксазой» . Молекулярная микробиология . 25 (6): 1011–1022. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.5241885.x . ПМИД   9350859 . S2CID   35753372 .
  15. ^ Jump up to: а б Ли Калифорния, Гроссман А.Д. (октябрь 2007 г.). «Идентификация источника переноса (oriT) и ДНК-релаксазы, необходимой для конъюгации интегративного и конъюгативного элемента ICEBs1 Bacillus subtilis» . Журнал бактериологии . 189 (20): 7254–7261. дои : 10.1128/JB.00932-07 . ПМК   2168444 . ПМИД   17693500 .
  16. ^ Арутюнов Д., Мороз Л.С. (июль 2013 г.). «F-спряжение: назад к началу». Плазмида . Специальный выпуск по материалам встречи Международного общества плазмидной биологии: Сантандер, 2012. 70 (1): 18–32. doi : 10.1016/j.plasmid.2013.03.010 . ПМИД   23632276 .
  17. ^ Jump up to: а б с д Гуаш А., Лукас М., Монкалиан Г., Кабесас М., Перес-Луке Р., Гомис-Рют FX и др. (декабрь 2003 г.). «Распознавание и обработка происхождения транспортной ДНК конъюгативной релаксазой TrwC». Структурная биология природы . 10 (12): 1002–1010. дои : 10.1038/nsb1017 . ПМИД   14625590 . S2CID   27050728 .
  18. ^ Фрост Л.С., Иппен-Илер К., Скуррей Р.А. (июнь 1994 г.). «Анализ последовательности и генных продуктов области переноса полового фактора F» . Микробиологические обзоры . 58 (2): 162–210. дои : 10.1128/мр.58.2.162-210.1994 . ПМЦ   372961 . ПМИД   7915817 .
  19. ^ Хайнеманн Дж. А., Спраг Г. Ф. (июль 1989 г.). «Бактериальные конъюгативные плазмиды мобилизуют перенос ДНК между бактериями и дрожжами». Природа . 340 (6230): 205–209. Бибкод : 1989Natur.340..205H . дои : 10.1038/340205a0 . ПМИД   2666856 . S2CID   4351266 .
  20. ^ Куник Т., Цфира Т., Капульник Ю., Гафни Ю., Дингуолл С., Цитовский В. (февраль 2001 г.). «Генетическая трансформация клеток HeLa агробактериями» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (4): 1871–1876. Бибкод : 2001PNAS...98.1871K . дои : 10.1073/pnas.98.4.1871 . ЧВК   29349 . ПМИД   11172043 .
  21. ^ Уотерс В.Л. (декабрь 2001 г.). «Конъюгация между клетками бактерий и млекопитающих». Природная генетика . 29 (4): 375–376. дои : 10.1038/ng779 . ПМИД   11726922 . S2CID   27160 .
  22. ^ Jump up to: а б с Карас Б.Дж., Дайнер Р.Э., Лефевр С.С., Маккуэйд Дж., Филлипс А.П., Ноддингс К.М. и др. (апрель 2015 г.). «Дизайнерские эписомы диатомей, доставленные путем бактериальной конъюгации» . Природные коммуникации . 6 (1): 6925. Бибкод : 2015NatCo...6.6925K . дои : 10.1038/ncomms7925 . ПМЦ   4411287 . ПМИД   25897682 .
  23. ^ Лопаткин А.Дж., Мередит Х.Р., Шримани Дж.К., Пфайффер С., Дарретт Р., Ю Л. (ноябрь 2017 г.). «Сохранение и обращение плазмидно-опосредованной устойчивости к антибиотикам» . Природные коммуникации . 8 (1): 1689. Бибкод : 2017NatCo...8.1689L . дои : 10.1038/s41467-017-01532-1 . ПМК   5698434 . ПМИД   29162798 .
  24. ^ Jump up to: а б Карраро Н., Ривард Н., Буррус В., Чеккарелли Д. (04.03.2017). «Мобилизуемые геномные острова, различные стратегии распространения множественной лекарственной устойчивости и других адаптивных признаков» . Мобильные генетические элементы . 7 (2): 1–6. дои : 10.1080/2159256X.2017.1304193 . ПМК   5397120 . ПМИД   28439449 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: aebb74811994b82597d5dc1f3db5d783__1704793980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ae/83/aebb74811994b82597d5dc1f3db5d783.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Origin of transfer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)