Bakteriálna konjugácia
Bakteriálna konjugácia je prenos genetického materiálu medzi bakteriálnymi bunkami priamym kontaktom medzi bunkami alebo spojením dvoch buniek podobným mostíku.
Konjugácia je mechanizmus horizontálneho prenosu génov, rovnako ako transformácia a transdukcia, hoci tieto dva ďalšie mechanizmy nezahŕňajú kontakt medzi bunkami.
Bakteriálnu konjugáciu objavili nositelia Nobelovej ceny Joshua Lederberg a Edward Tatum. Ukázali, že baktéria Escherichia coli vstúpila do sexuálnej fázy, počas ktorej môže zdieľať genetickú informáciu.
Bakteriálna konjugácia sa často nesprávne považuje za ekvivalent pohlavného rozmnožovania, pretože zahŕňa výmenu genetického materiálu. Počas konjugácie poskytuje darcovská bunka konjugačný alebo mobilizovateľný genetický prvok, ktorým je najčastejšie plazmid alebo transpozón. Väčšina konjugatívnych plazmidov má systémy zabezpečujúce, aby prijímajúca bunka už neobsahovala podobný prvok.
Prenesená genetická informácia je často pre príjemcu prospešná. Medzi výhody môže patriť odolnosť voči antibiotikám, tolerancia voči xenobiotíkám alebo schopnosť využívať nové metabolity. Takéto prospešné plazmidy možno považovať za bakteriálne endosymbionty. Iné prvky však možno považovať za bakteriálnych parazitov a konjugáciu za nimi vyvinutý mechanizmus umožňujúci ich šírenie.
Mechanizmus
Základným konjugačným plazmidom je plazmid F alebo F-faktor. Plazmid F je epizóm (plazmid, ktorý sa môže integrovať do bakteriálneho chromozómu) s dĺžkou približne 100 000 párov báz.
V danej baktérii môže byť len jedna kópia plazmidu F, buď voľná, alebo integrovaná, a baktérie, ktoré majú kópiu, sa nazývajú F-pozitívne alebo F-plus (označované F +). Bunky, ktoré nemajú plazmidy F, sa nazývajú F-negatívne alebo F-minus (F -) a môžu fungovať ako príjemné bunky.
Schematický nákres bakteriálnej konjugácie. Schéma konjugácie 1- Darcovská bunka produkuje pilus. 2 - Pilus sa pripojí k bunke príjemcu a spojí obe bunky. 3- Pohyblivý plazmid sa narezáva a jedno vlákno DNA sa potom prenáša do bunky príjemcu. 4- Obe bunky syntetizujú komplementárne vlákno, čím sa vytvorí dvojvláknový kruhový plazmid a tiež sa rozmnožia pili; obe bunky sú teraz životaschopnými darcami.
Medzikmeňový prenos
Rhizóbie viažuce dusík sú zaujímavým prípadom konjugácie medzi jednotlivými organizmami.
Napríklad plazmid Agrobacterium indukujúci nádor (Ti) a plazmid A. rhizogenes indukujúci koreňový nádor (Ri) obsahujú gény, ktoré sa môžu prenášať do rastlinných buniek. Tieto gény menia rastlinné bunky na továrne produkujúce chemické látky, ktoré baktérie používajú na získavanie dusíka a energie. Infikované bunky vytvárajú korunové hálky, resp. koreňové nádory. Plazmidy Ti a Ri sú teda endosymbiontmi baktérií, ktoré sú zase endosymbiontmi (alebo parazitmi) infikovanej rastliny.
Genetické inžinierstvo
Konjugácia je vhodným prostriedkom na prenos genetického materiálu na rôzne ciele. V laboratóriách boli zaznamenané úspešné prenosy z baktérií do kvasiniek, rastlín, buniek cicavcov a izolovaných mitochondrií cicavcov.
Konjugácia má oproti iným formám genetického prenosu výhody. V rastlinnom inžinierstve konjugácia podobná agrobaktériu dopĺňa iné štandardné nosiče, ako je napríklad vírus tabakovej mozaiky (TMV). Zatiaľ čo TMV je schopný infikovať mnohé čeľade rastlín, ide predovšetkým o dvojklíčnolistové byliny. Agrobaktériu podobná konjugácia sa tiež primárne používa pre dvojklíčnolistové rastliny, ale nezriedka sú príjemcami aj jednoklíčnolistové rastliny.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to bakteriálna konjugácia?
Odpoveď: Bakteriálna konjugácia je prenos genetického materiálu medzi bakteriálnymi bunkami priamym kontaktom medzi bunkami alebo spojením podobným mostíku medzi dvoma bunkami.
Otázka: Aké sú ďalšie mechanizmy horizontálneho prenosu génov?
Odpoveď: Ďalšie mechanizmy horizontálneho prenosu génov sú transformácia a transdukcia, hoci tieto dva ďalšie mechanizmy nezahŕňajú kontakt medzi bunkami.
Otázka: Kto objavil bakteriálnu konjugáciu?
Odpoveď: Bakteriálnu konjugáciu objavili nositelia Nobelovej ceny Joshua Lederberg a Edward Tatum.
Otázka: Čo Lederberg a Tatum zistili o baktérii Escherichia coli počas konjugácie?
Odpoveď: Lederberg a Tatum dokázali, že baktéria Escherichia coli vstúpila do sexuálnej fázy, počas ktorej môže zdieľať genetickú informáciu.
Otázka: Čo poskytuje darcovská bunka počas konjugácie?
Odpoveď: Počas konjugácie poskytuje darcovská bunka konjugatívny alebo mobilizovateľný genetický prvok, ktorým je najčastejšie plazmid alebo transpozón.
Otázka: Aké sú výhody genetickej informácie prenášanej počas konjugácie?
Odpoveď: Genetická informácia prenesená počas konjugácie je často prospešná pre príjemcu. Medzi výhody môže patriť odolnosť voči antibiotikám, tolerancia voči xenobiotíkám alebo schopnosť využívať nové metabolity.
Otázka: Ako možno vnímať niektoré prvky prenášané počas konjugácie?
Odpoveď: Iné prvky prenášané počas konjugácie možno považovať za bakteriálne parazity a konjugáciu za mechanizmus, ktorý sa vyvinul, aby umožnil ich šírenie.
