Внехромосомные факторы наследственности

Внехромосомные факторы наследственности входят в состав многих микроорганизмов, особенно бактерий. Они представлены плаз-мидами, транспозонами и Is-последовательностями (англ. insertion - вставка, sequence - последовательность), которые являются молекулами ДНК, отличающимися друг от друга молекулярной массой, объемом закодированной в них информации, способностью к автономной репликации и другими признаками.

Плазмиды, транспозоны и Is-последовательности не являются генетическими элементами, жизненно необходимыми для бактериальновой клетки, поскольку они не несут информации о синтезе фермен-в«. участвующих в пластическом или энергетическом метаболизме. Вместе с тем они могут придавать бактериям определенные селективные преимущества, например резистентность к антибиотикам.

Плазмиды физически либо не связаны с хромосомой (автономное состояние), либо встроены в ее состав (интегрированное состояние). В автономном состоянии они самостоятельно реплицируются. Транспозоны и Is-последовательности во всех случаях связаны с хромосомой и не способны к самостоятельной репликации.

Плазмиды

Плазмиды несут две функции - регуляторную и кодирующую. Первая состоит в компенсации нарушений метаболизма ДНК клетки хозяина. Например, при интегрировании плаз-виды в состав поврежденного бактериального генома, не способного к репликации его функция восстанавливается за счет плазмидного репликона.

Кодирующая функция плазмид состоит во внесении в бактериальную клетку новой информации, о которой судят по приобретенному признаку, например образованию пилей (F-плазмида), резистентности к антибиотикам (R-плазмида), выделению бактериоцинов (Col-плазмида) и т.д.

Переход плазмиды в автономное состояние и реализация записанной в ней информации часто связаны с индуцирующими воздействиями внешней среды. В некоторых случаях продукты плазмидных генов могут способствовать выживанию несущих их бактерий. Самостоятельная репликация плазмидной ДНК способствует ее сохранению и распространению в потомстве. Встраивание плазмид, так же как и профагов, происходит только в гомологичные участки бактериальной хромосомы, в то время как Is-последовательностей и транс-позонов - в любой ее участок.

В настоящее время описано свыше двух десятков плазмид, из которых будут рассмотрены следующие. F-плазмида, или половой фактор, представляет собой циркуляр-но замкнутую нить ДНК с молекулярной массой 60 • 106. Она контролирует синтез половых ворсинок (sex или F-pili), которые способствуют эффективному спариванию бактерий-доноров с реципиентными клетками при конъюгации. Данная плазмида реплицируется в независимом от хромосомы состоянии и передается при конъюгации в клетки бактерий-реципиентов.

Перенос генетического материала (ДНК) детерминируется tra-опероном F-плазмиды (от англ. transfer - перенос), обеспечивающим ее конъюгативность. F-плазмиду можно удалить (элиминировать) из клетки, обработав последнюю некоторыми веществами, например акридиновым оранжевым, в результате чего клетки теряют свойства донора. Сравнительно легкая элиминация и очень быстрая и эффективная передача F-плазмиды реципиентным клеткам дали основание считать, что она располагается в цитоплазме бактерий вне хромосомы.

Однако F-плазмида может встраиваться в бактериальную хромосому и находиться с ней в интегрированном состоянии. R-плазмиды. Известно большое количество R-плазмид, определяющих устойчивость бактерий-хозяев к разнообразным лекарственным препаратам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим привела к их широкому распространению среди патогенных и условно-патогенных бактерий, что чрезвычайно осложнило химиотерапию вызываемых ими заболеваний.

R-плазмиды имеют сложное молекулярное строение. В их состав входят: r-ген, который может содержать более мелкие мигрирующие элементы - Is-последовательности, транспозоны и tra-опероны. r-ген, ответственный за устойчивость бактерий к какому-либо антибиотику, контролирует синтез фермента, вызывающего его инактивацию или модификацию. Значительное число r-генов является транспозонами, которые могут перемещаться от плазмиды-носителя в другие репликоны. В одном r-гене может содержаться несколько транспозонов, контролирующих устойчивость к разным антибиотикам. Этим объясняется множественная лекарственная резистентность бактерий.

Tra-оперон, обеспечивающий конъюгативность плазмиды, входит в состав R-плазмид грамотрицательных бактерий. Грамположитель-ные бактерии содержат в основном неконъюгативные плазмиды, которые могут передаваться от одной бактерии к другой путем трансакции.

Плазмиды патогенности

Данные плазмиды контролируют вирулентные свойства бактерий и токсинообразование.

Бактериоциногенные плазмиды контролируют синтез особого рода антибактериальных веществ - бактериоцинов, способных вызывать гибель бактерий того же вида или близких видов. Бактериоцины обнаружены у кишечных бактерий (колицины), бактерий чумы (пестицины), холерных вибрионов (вибриоцины), стафилококков (стафилоцины) и др. Наиболее изучены колицины, продуцируемые кишечными палочками, шигеллами и некоторыми другими энте-робактериями.

Колицины энтеробактерий (продуцируемые под контролем колици-ногенных плазмид) представляют собой вещества белковой природы. Известно более 25 типов колицинов, различающихся по своим физико-химическим и антигенным свойствам и по способности адсорбироваться на определенных участках поверхности бактериальных клеток. Сии обозначаются латинскими буквами А, В, С, D, El, Е2, К и т.д.







Также в разделе: Генетика микроорганизмов:
  » Практическое значение учения о генетике микроорганизмов и генная инженерия в медицинской микробиологии
  » Репарации
  » Организация генетического материала у бактерий. Генотип, фенотип бактерий и генофонд их популяций
  » Генетические рекомбинации
  » Мутации
  » Мутагены
  » R-S-диссоциации
  » Генетика вирусов