Плазмида
-
Определение и структура плазмид
- Плазмиды — это небольшие молекулы внехромосомной ДНК, способные к независимой репликации.
- Чаще всего встречаются у бактерий, но также присутствуют у архей и эукариотических организмов.
- Плазмиды содержат полезные гены, такие как устойчивость к антибиотикам и вирулентность.
-
Классификация и функции плазмид
- Плазмиды делятся на конъюгативные и неконъюгативные, а также на группы несовместимости.
- Плазмиды могут быть классифицированы по функциям: F-плазмиды, плазмиды устойчивости, Col-плазмиды, разлагающие плазмиды и плазмиды вирулентности.
- РНК-плазмиды — это неинфекционные внехромосомные линейные РНК-репликоны.
-
История и эволюция плазмид
- Термин «плазмида» был введен в 1952 году Джошуа Ледербергом.
- В 1968 году термин был сужен до генетических элементов, существующих вне хромосомы и способных к автономной репликации.
-
Использование плазмид в генной инженерии
- Искусственные плазмиды используются в качестве векторов для молекулярного клонирования.
- Плазмиды могут быть введены в клетку путем трансформации.
- Синтетические плазмиды доступны для покупки через Интернет.
-
Передача и репликация плазмид
- Плазмиды передаются от одной бактерии к другой через конъюгацию.
- Плазмиды считаются репликонами, способными к автономной репликации в подходящих хозяевах.
- Плазмиды не классифицируются как живые организмы, но считаются частью мобилома.
-
Структурная нестабильность ДНК
- Структурная нестабильность ДНК может приводить к непредвиденной перестройке генетического материала.
- Такие события часто вызываются перемещением подвижных элементов или присутствием нестабильных элементов.
-
Структурная нестабильность плазмид
- Плазмиды могут быть вовлечены в структурную нестабильность из-за прямых, инвертированных и тандемных повторов.
- Инсерционные последовательности также могут влиять на функцию плазмид.
- Сокращение некодирующих последовательностей снижает вероятность структурных изменений.
-
Клонирование плазмид
- Плазмиды используются для клонирования фрагментов ДНК до 15 т.п.н.
- Векторы содержат сайт множественного клонирования или полилинкер для вставки фрагментов ДНК.
- Плазмиды трансформируются в бактерии с помощью селективного маркера.
-
Биогенетические кластеры генов и белок
- Плазмиды содержат кластеры биогенетических генов, приводящие к получению белка.
- Бактерии могут продуцировать белки из введенного гена или использоваться как хранилище плазмид.
-
Генная терапия
- Плазмиды могут использоваться для переноса генов в генной терапии.
- Нуклеазы цинкового пальца помогают доставить терапевтический ген в клетки.
-
Модели заболеваний
- Плазмиды использовались для создания моделей генетических заболеваний крыс.
- Современные методы рекомбинации аденоассоциированных вирусов и нуклеаз цинкового пальца позволяют создавать модели изогенных заболеваний человека.
-
Эписомы
- Термин «эписома» обозначает внехромосомный генетический материал.
- В прокариотах эписомы могут интегрироваться в хромосому.
- В эукариотах эписомы могут реплицироваться в ядре.
-
Поддержание активности плазмид
- Некоторые плазмиды включают системы привыкания, такие как hok/sok.
- Плазмиды, используемые в биотехнологии, не содержат систем привыкания и требуют давления антибиотиков.
-
Плазмиды в природе
- Дрожжи содержат различные плазмиды, включая интегративные и репликативные плазмиды.
- Митохондрии растений содержат кольцевые и линейные плазмиды, функция и происхождение которых неизвестны.
-
Изучение плазмид
- Плазмиды часто используются для очистки и молекулярного клонирования.
- Плазмиды необходимо выделять для их использования в качестве векторов.
-
Методы выделения плазмидной ДНК
- Наборы для извлечения плазмид (miniprep, maxiprep, bulkprep)
- Щелочной лизис
- Ферментативный лизис
- Механический лизис
-
Конформации плазмидной ДНК
- Поврежденная ДНК с открытым кольцом
- Расслабленная кольцевая ДНК
- Линейная ДНК
- Сверхспиральная (ковалентно замкнутая кольцевая) ДНК
- Сверхспиральная денатурированная ДНК
-
Электрофорез плазмидной ДНК
- Скорость миграции зависит от напряжения и длины фрагментов
- Сверхспиральная ДНК мигрирует быстрее
-
Рестриктазы и анализ плазмид
- Рестриктазы расщепляют ДНК на короткие последовательности
- Линейные фрагменты образуют «полосы» после гель-электрофореза
- Сверхспиральная ДНК мигрирует быстрее из-за плотной структуры
-
Программное обеспечение для биоинформатики
- Программы записывают последовательности ДНК плазмидных векторов
- Помогают предсказывать места среза рестрикционных ферментов
- Примеры: ApE, Clone Manager, GeneConstructionKit, Geneious, Genome Compiler, LabGenius, Lasergene, MacVector, pDraw32, Serial Cloner, UGENE, VectorFriends, Vector NTI, WebDSV
-
Коллекции плазмид
- Множество плазмид создано и предоставлено в базы данных
- Примеры баз данных: Addgene, BCCM/GeneCorner
- Последовательности плазмид загружаются в базу данных NCBI
-
Дополнительные ресурсы
- Биология
- Наука
- Технология
- Бактериальная искусственная хромосома
- Бактериофаг
- Рекомбинация ДНК
- Плазмидом
- Провирус
- Вторичная хромосома
- Сегросома
- Транспозон
- Трехлетнее спаривание
- ВекторDB
- Рекомендации
- Дальнейшее чтение
- Общие работы
- Эписомы
- Внешние ссылки
- Международное общество биологии плазмид и других мобильных генетических элементов
- Что такое биотехнология
- История создания плазмид с указанием временной шкалы