Samenvatting H2 plasmiden en mobiele elementen

H2: plasmiden en mobiele DNA-
elementen
Plasmiden

 Definitie: Zelfreplicerende, dubbelstrengige, circulaire DNA-moleculen die als
extrachromosomale elementen naast het bacteriële chromosoom voorkomen. Ook
gisten kunnen plasmiden dragen.
 Grootte: Variabel van 1 kb tot >1.000 kb

Replicatie

 Plasmiden hebben een eigen replicatie-oorsprong (oriV) → repliceren autonoom
 Replicatie gebeurt meestal bi-directioneel via een theta-intermediair, soms uni-
directioneel.
 Replicatie-eiwitten:
o Cis-acting: gecodeerd door plasmide zelf
o Trans-acting: gecodeerd door gastheerchromosoom

Kopieaantal & controle

 Stringent control plasmiden:
o Replicatie gekoppeld aan chromosomale replicatie
o Laag kopieaantal: 1–3 per cel (single/laag-copy)
 Relaxed control plasmiden:
o Replicatie onafhankelijk van chromosoom replicatie
o Hoog kopieaantal: 10–30 per cel (multiple/high-copy)
 Kopieaantal wordt gereguleerd door plasmidegenen

Gastheerspecificiteit

 Breed gastheer-spectrum plasmiden:
o Minder specifieke Ori → repliceren in veel bacteriesoorten
 Eng gastheer-spectrum plasmiden:
o Zeer specifieke Ori → overleven beperkt tot enkele soorten
 Specificiteit hangt af van eiwitten die Ori herkennen

Incompatibiliteitsgroepen

 30 groepen (Inc-genotype)
 Plasmiden van dezelfde groep kunnen niet samen in één cel → competitie om
replicatie-eiwitten, want ze gebruiken dezelfde replicatiemechanismen en
regulatie (gastheercel kan het kopie-aantal van deze plasmiden niet afzonderlijk
regelen)
o Gevolg:
 Instabiliteit in de cel
 Het plasmide dat sneller repliceert of een voordeelgen draagt, blijft
behouden
 Het minst interessante plasmide verdwijnt geleidelijk uit de
populatie (beide soorten plasmide wordt als één zelfde soort
beschouwt)
 Plasmiden van verschillende groepen kunnen co-existeren in dezelfde gastheercel

Extra genen

7

,  Veel plasmiden dragen fenotypisch herkenbare genen (bv. resistentie)
 Sommige plasmiden hebben geen functionele genen → cryptische plasmiden

Voorbeeld: zie cursus

De F-plasmiden

 Grootte: Ongeveer 100 kb
 Replicatie:
o Originele replicatiesprong met specifieke sequenties en genen.
o Gebruikt bacterieel DNA-polymerase tijdens celdeling en groei.
o Één kopie per bacteriële cel.
 Functie: Worden ook sex- of fertility factors genoemd

Conjugatie (Zelfoverdracht)

 F-plasmiden kunnen een kopie overdragen naar andere bacteriële cellen via
conjugatie
 Voorwaarden:
o Donor en acceptor moeten nauw verwant zijn (anders endonucleasen van
het restrictiesysteem → DNA-afbraak)
 Terminologie:
o Donorcel: F⁺ (mannelijk)
o Acceptorcel: F⁻ (vrouwelijk)
 Proces conjugatie (mating – paring):
o Vereist cel-tot-cel contact via sex-pilus
o Replicatie via rolling-circle mechanisme: acceptor cel verkrijgt een kopij
van het F-plasmide
o Na overdracht: donor blijft F⁺, acceptor wordt F⁺

Conjugeerbare plasmiden

 Sommige plasmiden zijn niet-conjugatief, maar kunnen mobiliseerbaar worden
door genen van een conjugatief plasmide
 Dit versnelt verspreiding van plasmiden in een populatie

Curing (verdwijnen van plasmiden)

 Plasmiden kunnen verdwijnen uit een populatie door (en zullen niet meer
vermenigvuldigen:
o Geen selectiedruk (omgeving legt geen voordeel op)
o Chemische agentia die plasmideverlies stimuleren

Vorming van Hfr cellen

 Integratie van F-plasmide:
Soms integreert een F-plasmide in het bacteriële chromosoom via homologe
recombinatie (crossing-over op homologe sequenties)
 Episomen:
episomen = F-plasmiden opgenomen in het bacterieel chromosoom. Ze repliceren
synchroon met het bacteriële chromosoom en worden stabiel doorgegeven aan
dochtercellen.
 Hfr-cellen:
Bacteriën met een geïntegreerde F-factor heten Hfr (High frequency of
recombination) cellen, omdat ze een hoge recombinatiefrequentie vertonen.


8