Conjugaison (génétique)
La conjugaison bactérienne est le transfert de matériel génétique entre des cellules bactériennes par contact direct de cellule à cellule ou par une connexion de type pont entre deux cellules.
La conjugaison est un mécanisme de transfert horizontal de gènes, tout comme la transformation et la transduction, bien que ces deux autres mécanismes n'impliquent pas de contact de cellule à cellule.
La conjugaison bactérienne a été découverte par les prix Nobel Joshua Lederberg et Edward Tatum. Ils ont montré que la bactérie Escherichia coli entrait dans une phase sexuelle au cours de laquelle elle pouvait partager l'information génétique.
La conjugaison bactérienne est souvent considérée à tort comme l'équivalent de la reproduction sexuelle, puisqu'elle implique l'échange de matériel génétique. Lors de la conjugaison, la cellule du donneur fournit un élément génétique conjugué ou mobilisable qui est le plus souvent un plasmide ou un transposon. La plupart des plasmides conjugués sont dotés de systèmes garantissant que la cellule réceptrice ne contient pas déjà un élément similaire.
L'information génétique transférée est souvent bénéfique pour le destinataire. Les avantages peuvent comprendre la résistance aux antibiotiques, la tolérance aux xénobiotiques ou la capacité à utiliser de nouveaux métabolites. Ces plasmides bénéfiques peuvent être considérés comme des endosymbionts bactériens. D'autres éléments, en revanche, peuvent être considérés comme des parasites bactériens et la conjugaison comme un mécanisme qu'ils ont développé pour permettre leur propagation.
Mécanisme
Le plasmide conjugué de base est le plasmide F, ou facteur F. Le plasmide F est un épisome (un plasmide qui peut s'intégrer dans le chromosome bactérien) d'une longueur d'environ 100 000 paires de bases.
Il ne peut y avoir qu'une seule copie du plasmide F dans une bactérie donnée, qu'elle soit libre ou intégrée, et les bactéries qui possèdent une copie sont appelées F-positives ou F-plus (désignées F+). Les cellules qui ne possèdent pas de plasmides F sont appelées F-négatif ou F- (F-) et peuvent fonctionner comme cellules réceptrices.
Schéma de la conjugaison bactérienne. Schéma de conjugaison 1- La cellule donneuse produit le pilus. 2- Le pilus s'attache à la cellule réceptrice et réunit les deux cellules. 3- Le plasmide mobile est entaillé et un seul brin d'ADN est alors transféré à la cellule réceptrice. 4- Les deux cellules synthétisent un brin complémentaire pour produire un plasmide circulaire double brin et reproduisent également les pili ; les deux cellules sont maintenant des donneurs viables.
Transfert interrégional
Les Rhizobia fixateurs d'azote sont un cas intéressant de conjugaison inter-royaume.
Par exemple, le plasmide d'Agrobacterium induisant les tumeurs (Ti) et le plasmide d'A. rhizogenes induisant les tumeurs des racines (Ri) contiennent des gènes qui sont capables de se transférer aux cellules végétales. Ces gènes transforment les cellules végétales en usines produisant des produits chimiques utilisés par les bactéries pour l'azote et l'énergie. Les cellules infectées forment respectivement des galles de la couronne ou des tumeurs des racines. Les plasmides Ti et Ri sont donc des endosymbionts de la bactérie, qui sont à leur tour des endosymbionts (ou parasites) de la plante infectée.
Génie génétique
La conjugaison est un moyen pratique de transférer du matériel génétique à une variété de cibles. En laboratoire, des transferts réussis ont été signalés de bactéries vers des levures, des plantes, des cellules de mammifères et des mitochondries de mammifères isolées.
La conjugaison présente des avantages par rapport à d'autres formes de transfert génétique. En génie végétal, la conjugaison de type Agrobacterium complète d'autres véhicules standard tels que le virus de la mosaïque du tabac (TMV). Si le TMV est capable d'infecter de nombreuses familles de plantes, il s'agit principalement de dicotylédones herbacées. La conjugaison de type Agrobacterium est également utilisée principalement pour les dicotylédones, mais il n'est pas rare de trouver des monocotylédones.
Questions et réponses
K: Mikä on bakteerikonjugaatio?
V: Bakteerikonjugaatio on geneettisen materiaalin siirtymistä bakteerisolujen välillä suorassa solujen välisessä kontaktissa tai kahden solun välisen sillan kaltaisen yhteyden kautta.
K: Mitä muita horisontaalisen geeninsiirron mekanismeja on olemassa?
V: Muita horisontaalisen geeninsiirron mekanismeja ovat transformaatio ja transduktio, vaikka näihin kahteen muuhun mekanismiin ei liity solujen välistä kontaktia.
K: Kuka löysi bakteerien konjugaation?
V: Bakteerikonjugaation löysivät Nobel-palkitut Joshua Lederberg ja Edward Tatum.
K: Mitä Lederberg ja Tatum osoittivat Escherichia coli -bakteerista konjugaation aikana?
V: Lederberg ja Tatum osoittivat, että Escherichia coli -bakteeri siirtyi yhdyntävaiheeseen, jonka aikana se pystyi jakamaan geneettistä tietoa.
K: Mitä luovuttajasolu tarjoaa konjugaation aikana?
V: Konjugaation aikana luovuttajasolu tarjoaa konjugoituvan tai mobilisoituvan geneettisen elementin, joka on useimmiten plasmidi tai transposoni.
K: Mitä hyötyä konjugaation aikana siirrettävästä geneettisestä informaatiosta on?
V: Konjugaation aikana siirtyvä geneettinen informaatio on usein hyödyllistä vastaanottajalle. Hyötyjä voivat olla esimerkiksi antibioottiresistenssi, ksenobioottien sietokyky tai kyky käyttää uusia aineenvaihduntatuotteita.
K: Miten joitakin konjugaation aikana siirtyviä elementtejä voidaan tarkastella?
V: Muita konjugaation aikana siirtyviä elementtejä voidaan pitää bakteerien loisina ja konjugaatiota niiden kehittämänä mekanismina, joka mahdollistaa niiden leviämisen.
