Konjugation (bakterier)
Bakteriekonjugation er overførsel af genetisk materiale mellem bakterieceller ved direkte celle-til-celle-kontakt eller ved en brolignende forbindelse mellem to celler.
Konjugering er en mekanisme til horisontal genoverførsel, ligesom transformation og transduktion, selv om disse to andre mekanismer ikke involverer kontakt mellem celler.
Bakteriekonjugering blev opdaget af nobelprisvinderne Joshua Lederberg og Edward Tatum. De viste, at bakterien Escherichia coli gik ind i en seksuel fase, hvor den kunne dele genetisk information.
Bakteriekonjugation betragtes ofte fejlagtigt som en tilsvarende seksuel reproduktion, da den indebærer udveksling af genetisk materiale. Under konjugationen leverer donorcellen et konjugativt eller mobiliserbart genetisk element, som oftest er et plasmid eller et transposon. De fleste konjugative plasmider har systemer, der sikrer, at modtagercellen ikke allerede indeholder et lignende element.
Den genetiske information, der overføres, er ofte til gavn for modtageren. Fordelene kan omfatte antibiotikaresistens, tolerance over for xenobiotika eller evnen til at anvende nye metabolitter. Sådanne gavnlige plasmider kan betragtes som bakterielle endosymbionter. Andre elementer kan derimod betragtes som bakterielle parasitter og konjugation som en mekanisme, som de har udviklet for at kunne sprede sig.
Mekanisme
Det grundlæggende konjugative plasmid er F-plasmidet eller F-faktoren. F-plasmidet er et episom (et plasmid, der kan integrere sig selv i bakteriekromosomet) med en længde på ca. 100.000 basepar.
Der kan kun være én kopi af F-plasmidet i en given bakterie, enten frit eller integreret, og bakterier, der har en kopi, kaldes F-positive eller F-plus (betegnet F +). Celler, der mangler F-plasmider, kaldes F-negative eller F-minus (F -) og kan fungere som recipientceller.
Skematisk tegning af bakteriel konjugation. Konjugationsdiagram 1- Donorcellen producerer pilus. 2- Pilus sætter sig fast på modtagercellen og bringer de to celler sammen. 3- Det bevægelige plasmid er hakket, og en enkelt DNA-streng overføres derefter til modtagercellen. 4- Begge celler syntetiserer en komplementær streng for at fremstille et dobbeltstrenget cirkulært plasmid og reproducerer også pili; begge celler er nu levedygtige donorer.
Overførsel mellem rigsgrupper
De kvælstoffikserende rhizobier er et interessant tilfælde af konjugation mellem rigsgrupper.
F.eks. indeholder Agrobacteriums tumorinducerende (Ti) plasmid og A. rhizogenes' rodtumorinducerende (Ri) plasmid gener, som kan overføres til planteceller. Disse gener forvandler planteceller til fabrikker, der producerer kemikalier, som bakterierne bruger som kvælstof og energi. Inficerede celler danner henholdsvis kronegaller og rodtumorer. Ti og Ri plasmiderne er således endosymbionter af bakterierne, som igen er endosymbionter (eller parasitter) af den inficerede plante.
Genteknologi
Konjugering er et praktisk middel til at overføre genetisk materiale til en række forskellige mål. I laboratorier er der rapporteret om vellykkede overførsler fra bakterier til gær, planter, pattedyrceller og isolerede mitokondrier fra pattedyr.
Konjugation har fordele i forhold til andre former for genetisk overførsel. Inden for planteteknologi supplerer Agrobacterium-lignende konjugation andre standardmidler som f.eks. tobaksmosaikvirus (TMV). TMV er i stand til at inficere mange plantefamilier, men disse er primært urteagtige dicotiner. Agrobacterium-lignende konjugering anvendes også primært til dicotiner, men monokotiner er ikke ualmindelige modtagere.
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er bakteriekonjugering?
A: Bakteriekonjugation er overførsel af genetisk materiale mellem bakterieceller ved direkte celle-til-celle-kontakt eller ved en brolignende forbindelse mellem to celler.
Spørgsmål: Hvad er de andre mekanismer for horisontal genoverførsel?
Svar: De andre mekanismer til horisontal genoverførsel er transformation og transduktion, selv om disse to andre mekanismer ikke indebærer celle-til-celle-kontakt.
Spørgsmål: Hvem opdagede bakteriel konjugation?
Svar: Bakteriel konjugering blev opdaget af nobelprisvinderne Joshua Lederberg og Edward Tatum.
Spørgsmål: Hvad viste Lederberg og Tatum om Escherichia coli under konjugering?
A: Lederberg og Tatum viste, at bakterien Escherichia coli gik ind i en seksuel fase, hvor den kunne dele genetisk information.
Spørgsmål: Hvad leverer donorcellen under konjugationen?
Svar: Under konjugationen leverer donorcellen et konjugativt eller mobiliserbart genetisk element, som oftest er et plasmid eller et transposon.
Spørgsmål: Hvilke fordele er der ved den genetiske information, der overføres under konjugationen?
Svar: Den genetiske information, der overføres under konjugation, er ofte til gavn for modtageren. Fordelene kan omfatte antibiotikaresistens, tolerance over for xenobiotika eller evnen til at anvende nye metabolitter.
Spørgsmål: Hvordan kan nogle af de elementer, der overføres under konjugationen, ses?
Svar: Andre elementer, der overføres under konjugation, kan betragtes som bakterieparasitter og konjugation som en mekanisme, som de har udviklet for at kunne sprede sig.
