plasmidien ja muiden liikkuvien elementtien konjugatiiviseen siirtoon tarkoitettujen geenien kontrolli

5, 2 laajan isäntäalueen plasmidit

5 .2. 1 Stafylokokkiplasmidit

jotkut Stafylokokkiplasmidit ovat kooltaan 40-60 kb ja siirtävät harvemmin (104-106 transkonjugantit luovuttajaa kohti) kiinteillä pinnoilla. pGO1 (52 kb), joka koodaa resistenssiä aminoglykosideille, trimetopriimille ja kvaternaarisille ammoniumyhdisteille, toimii mallina tutkittaessa tällaisten plasmidien siirtoalueen geneettistä organisaatiota . Konjugatiivinen siirtoalue paikallistettiin transposonimutageneesin avulla . DNA sequence and transkriptional organisation of the transfer region (TRS) identifioi 14 kb: n alueella 14 ORF: ää, jotka ovat todennäköisesti funktionaalisia geenejä (TRSA-trsN). trsA-trsM on transkriboitu samaan suuntaan yhdellä osa-alueella, kun taas trsN on transkriboitu eri tavoin ja sen promoottori on osittain päällekkäinen trsA: n kanssa. Pelkästään trs: ää sisältävää kloonia ei voida siirtää itsenäisesti, eikä TRS: n sisällä tai sen yhteydessä ole löytynyt kandidaattia. Konjugaatiossa tarvitaan ylimääräinen orf, joka on nimetty Nes: ksi (Staphylococcus-entsyymi), joka sijaitsee 13,5 kb 5′ – trs: ssä . Sen ennustettu aminohappojärjestys osoittaa samankaltaisuutta tunnettujen relaksaasien kanssa. 100 bp 5 ‘ – nes on konjugoituvien tai mobilisoituvien plasmidien oriT-sekvenssi, joka on identtinen: RSF1010, pTF-FC2, R1162, pSC101 ja pIP501. Nes voi luoda yhden juosteen nick Orit. Oritin ja nes: n sijainti kaukana trs-klusterista on ainutlaatuinen tutkituissa plasmideissa, ja se saattaa heijastaa vierasta DNA: ta.

TrsN estää konjugatiiviseen siirtoon tarvittavien geenien transkription sitoutumalla alueisiin 5′ niiden translaation aloituspaikoille . Puhdistettu TrsN sitoo DNA: ta ja hidastaa asteittain fragmentteja, jotka sisältävät trsl: n, trsA: n ja trsN: n promoottoreita. Trsn: n ylimäärä vähensi β-galaktosidaasiaktiivisuutta trsL-lacZ-transkriptiofuusiossa ja vähensi pGO1: n konjugaatiotaajuutta. Kääntäen transkriptio-ja konjugaatiotaajuus lisääntyi, kun kohdetrsl: ää oli liikaa. β-Galaktosidaasiaktiivisuus väheni myös trsG -, trsI-ja trsK-fuusioissa, jotka transkriboidaan trsd: tä edeltävästä promoottorista, vaikka TrsN ei sitoudu tähän promoottoribragmenttiin. Tämä viittaa monimutkaiseen transkriptiomalliin, joka ei ole vielä täysin toiminut. nes on riippumaton trsN-sääntelystä ja tuottaa runsaasti TRS-selostuksia, kun taas suurin osa trs-selostuksista on alhaisia trsn: n säätelyn vuoksi.

TrsN näyttää pikemminkin moduloivan kuin sammuttavan ja säätelevän geeniekspressiota, joten tuotteet tehdään sopivalla ajalla ja tasolla. Tämä viittaa erilaisten monimutkaisten takaisinkytkentäsilmukoiden olemassaoloon ja siihen, että itse trsN: ää voidaan säännellä. Ei ole selvää, reagoiko trsN trs-geenituotteisiin vai onko solussa ulkoisia signaaleja, jotka laukaisevat tai moduloivat konjugatiivisia funktioita.

psk41: n siirtoalueen täydellinen nukleotidisekvenssi raportoitiin äskettäin . traH koodaa lipoproteiinituotetta, jonka viimeiset kahdeksan n-terminaalisen signaalijakson jäämää jakavat aminohapposekvenssin samankaltaisuuden Enterococcus faecaliksen feromonin indusoimaan konjugaatiomekanismiin liittyvän peptidin kanssa, mikä viittaa tämän peptidin mahdolliseen toimintaan feromonina. Plasmidipad1: tä sisältävät Enterococcus faecalis-solut tunnistavat TraH: n feromoniksi , joten sillä voi olla merkitystä myös psk41: n ohjaamaan DNA-siirtoon.

5.2. 2 Streptokokkiplasmidit

streptokokin laajan isäntäalueen konjugatiivinen plasmidi pIP501 (30.2 kb, joka aiheuttaa resistenssin makrolidille, linkosamidille ja streptogramiinille sekä kloramfenikolille) koodaa kahta konjugaatiotaitoon osallistuvaa aluetta, jotka tunnistettiin transposonin mutageneesillä . Alueella A on gramnegatiivisten bakteerien oritseja muistuttava funktionaalinen Orit-alue ja kuusi vierekkäistä avointa lukukehystä (orf1–6) välittömästi tämän oriT-alueen alajuoksulla. orf1 osoitti samankaltaisuutta gramnegatiivisten plasmidirelaksaasiproteiinien kanssa (RSF1010: n MobA-geeni ja PTF–FC2: n MobL-geeni), mutta orfs2-6 oli ainutlaatuinen. Lisäksi orfs3-6 kykeni täydentämään Trans-mutaatioita, kun taas orf2 ei pystynyt. Oritin ja relaksaasin samankaltaisuuksista huolimatta orfs2–6: n ja niiden oletettujen tuotteiden ainutlaatuisuus viittaa siihen, että grampositiivisten ja gramnegatiivisten bakteerien siirtojärjestelmien välillä voi olla perustavanlaatuisia eroja.

6 Konjugatiiviset transposonit

Konjugatiiviset transposonit yhdistävät transposonien, plasmidien ja bakteriofagien piirteitä . Ne voivat valmistaa ja integroida DNA: n kaltaisiin transposoneihin, vaikkakin eri mekanismilla kuin hyvin tutkitut Tn5 ja Tn10: ne transponoituvat kovalenttisesti suljettujen ympyränmuotoisten välituotteiden läpi eivätkä kahdenna kohdekohtaa integroituessaan DNA: han. Konjugatiivinen siirto tapahtuu myös kovalenttisesti suljetun siirtovälivälin kautta, jolloin ne muistuttavat plasmideja . Niiden poisto ja integraatio muistuttaa kuitenkin lauhkean bakteriofagien irrottamista ja integroitumista, ja joissakin koodatuissa integraaseissa esiintyy sekvenssin samankaltaisuutta lambda-integraasiperheen jäsenten kanssa . Niitä on sekä Grampositiivisissa että Gramnegatiivisissa bakteereissa. Päätyypit on kuvattu alla.

6, 1 Tn916

Tn916 (18.5 kb) löytyi E. Faecaliksesta (grampositiivinen) sekä Gramnegatiivisista lajeista, kuten Neisseriasta ja Klingellasta, ja siirto näiden lajien välillä on osoitettu. Se kantaa samaa TCR-geeniä, tetm: ää, joka koodaa ribosomilta suojaavaa resistenssiproteiinin tyyppiä, kuin Streptococcus pneumoniae-bakteerin Tn5253 (60 kb). Tn916: n siirron kannalta välttämätön alue on kartoitettu ja sekvensoitu . Yhdelläkään tämän alueen ennustetuista tuotteista ei ole merkittävää sekvenssiä konjugatiivisten plasmidien sukupuolen pilus-proteiineihin nähden, ja koska geenien määrä on pieni, tämä siirtojärjestelmä voi olla yksinkertaisempi kuin F tai RK2: n ja siitä voi puuttua sukupuolipilus. Pieni cis-vaikuttava fragmentti, joka voi mobilisoida transposonin, joka ei ole siirrettävissä transposonin ollessa transposonissa, ja jonka pitäisi siksi koodata oriT, sisälsi neljä sekvenssiä, jotka muistuttivat joko RP4: ää tai F oritsia. Yksi ORF siirtoalueella osoitti merkittävää samankaltaisuutta Kole1: n mbee-mobilisaatioproteiinin kanssa . Näin yksijuosteinen DNA voi siirtyä konjugaation aikana.

tetrasykliini stimuloi Tn916: n siirtoa 10-100-kertaisesti . Tämä voi olla epäsuora seuraus antibioottien aiheuttamasta stressivasteesta. Koska int ja xis sijaitsevat kuitenkin tetm: n alajuoksulla, tetrasykliinillä tapahtuva tetm-transkription stimulointi voi johtaa INT: n ja xis: n lisääntyneeseen läpivalaisuun, mikä voi johtaa lisääntyneeseen siirtotiheyteen. Mahdollinen säätelygeeni, traA, sijaitsee tetm: n ja int/xis: n välissä . On esitetty, että Traa: n yläjuoksulla olevasta promoottorista transkriptio on vähäistä ja että TraA on transkription aktivaattori, joka säätelee omia transkriptioitaan ja xis-Tn-transkriptioitaan sekä konjugaatiogeenejään. Tällä tavoin transpositio ja näin ollen välillinen transportaatio voisivat olla kaksijakoisessa valvonnassa, kuten Ti plasmidien transfer-geenien kohdalla on havaittu.

6 .2 gramnegatiivisten anaerobien Konjugatiiviset transposonit

gramnegatiivisissa anaerobeissa, erityisesti Bacteroidesissa, havaittiin ryhmä transposoneja, jotka eivät liittyneet tn916: een täysin. Ne ovat paljon suurempia: 65 kb yli 150 kb . Tn916: n tapaan niissä on pyöreä siirtoväli . Ne voivat valmistaa ja ottaa käyttöön linkittämättömiä integroituja osia (KS.kohta 6. 4). Useimmilla niistä on ribosomisuojaustyyppi TCR-geeni tetQ ja niillä on monimutkainen säätelyjärjestelmä, joka aistii tetrasykliiniä ja ohjaa siirtofunktioita. Kaksi perhettä tunnetaan: Tcr ERL ja Tcr Emr 78539.

Bacteroides transposon Tcr Emr-pisteen alue, joka on välttämätön ja riittävä aviolliseen siirtoon, on paikallistettu 18 kb: n segmenttiin . Oritin alue on transposonin keskellä . Plasmidin mobilisointikyky cis: ssä viittaa siihen, että kun Orit on otettu käyttöön, yksi juoste kulkeutuu paritteluhuokosten läpi. OriT eivät ole sekvenssiltään samanlaisia kuin E. coli-plasmidit tai T-DNA: n päät. Lisäksi siirtoproteiineja koodaavat geenit paikallistetaan vähintään 3 kb: n päähän oriT-alueesta. Oritin viereinen orf koodaa säätelyproteiini RteC: tä, joka ohjaa tra-geenien ilmentymistä.

TCR Emr-pistettä kantavan Bacteroides-luovuttajan lyhyt altistuminen alhaisille tetrasykliinipitoisuuksille stimuloi itsesiirtymistä 10 000-kertaisesti . Tämä stimulaatio ei todennäköisesti johdu stressistä, joka johtuu tetrasykliinin proteiinisynteesin estosta, koska myrkytön analogi klortetrakosykliini stimuloi myös siirtoa. Tetrasykliini stimuloi 20-kertaisesti tetq: ta ja säätelygeenejä rteA: ta ja rteB: tä sisältävän operonin transkriptiota (Kuva. 6) . RteA: lla on aminohappojärjestys samankaltaisuus kahden komponentin säätelyjärjestelmien anturiproteiinin kanssa , mutta sen roolia siirron hallinnassa ei ole vahvistettu .

RteB: llä on aminohappojärjestys samankaltaisuus kahden komponentin aktivaattoriproteiinin kanssa, joten se voi toimia RteA: n kanssa. Se on välttämätön siirrossa , ja aktivoi rtec: n, alajuoksun geenin . Se näyttää toimivan myös antirepressorina vastustaakseen vielä tunnistamattoman repressorin vaikutusta, mikä yleensä estää siirtogeenien ilmenemisen : TCR Em-pisteen siirtoalue, joka on kloonattu sekä rteABC: n että oletetun repressorin puuttuessa, voi siirtyä konstitutiivisesti. RteC on välttämätön itsesiirron kannalta, mutta se ei ole tarpeen samanaikaisesti asuvien plasmidien mobilisoimiseksi. Tämä viittaa siihen, että RteC toimii relaksosomigeenien ja/tai konjugatiivisen transposonin irrottamisen ja kiertokulun kannalta välttämättömien geenien ilmentymisen estäjänä .

vaikuttaa epätodennäköiseltä, että tämä monimutkainen tetrasykliinivaste olisi kehittynyt tämän antibiootin ensimmäisen kliinisen käytön jälkeen. Actinomycetesin luonnossa tuottama tetrasykliini ei todennäköisesti edistä tämän järjestelmän evoluutiota, koska nämä kaksi eliötä elävät eri markkinarakoissa. Toinen mahdollisuus on, että tetrasykliini ei ole luonnollinen indusoija, vaan muistuttaa kasvien fenoliyhdisteitä, joka on todellinen indusoija. Koska Bacteroides konjugoituu vain kiinteillä pinnoilla, kasvien läsnäolon aistiminen voi merkitä sopivan pinnan läsnäoloa parittelua varten .

6.3 Ensimmäinen konjugatiivinen transposoni Enterobakteereissa

Ctnscr94 on suuri (∼100 kb) Konjugatiivinen transposoni Enterobakteereissa, joka integroituu uudelleen kahdesta erityisestä kiinnityskohdasta E. colin kromosomiin. Yksi kiinnityspaikoista on tunnistettu pheV: ssä, trnaphen rakenteellisessa geenissä. Transposoni koodaa PTS-riippuvaista sakkaroosin käymisreittiä. Se näyttää olevan ensimmäinen konjugatiivinen transposoni, joka on tunnistettu enterobakteereista. Aiemmin Proteus rettgeristä on löydetty vain yksi raportti oletetusta konjugatiivisesta transposonista, R391, mutta sitä ei ole dokumentoitu hyvin.

6. 4 yhdistämättömien, integroitujen DNA-segmenttien mobilisointi Bacteroides konjugatiivisilla transposoneilla: NBUs

Nbus, nonreplicating Bacteroides units (10-12 kb), ovat integroituja elementtejä, joilla on korkea homologia sisäisellä alueella, joka sisältää mobilisaatiogeenejä (mob) ja oriT . Nbus: n poiston ja kiertokulun laukaisee konjugatiivisten transposonien tuottama RteB . RteB: n ilmentyminen johtuu alhaisista tetrasykliinipitoisuuksista, joten konjugatiivinen transposoni ja altistuminen tetrasykliinille ovat välttämättömiä NBUs-bakteerin irrottamiseksi ja mobilisoimiseksi. NBUs koodaa vain yhtä mobilisaatioproteiinia, joka kykenee sitoutumaan oritiin, nipistämään ja käynnistämään yksisäikeisen kappaleen siirron konjugatiivisen transposonin tuottaman paritteluhuokosen kautta . Nbu1-kohdekohta sijaitsee trnaleu-geenin 3 ‘ päässä . Nbu1: n integraasigeeni, intN1, ilmaistaan konstitutiivisesti. NBU: n kehämuotoja mobilisoivat myös IncP-plasmidit R751 ja RK2 . Ne voivat siirtyä Bakteroideista E. coli-bakteereihin ja integroitua ei-spesifisesti E. colin genomiin .

6.5 päätelmät konjugatiivisista transposoneista

Konjugatiivisista transposoneista edistävät antibioottiresistenssigeenien leviämistä kliinisesti tärkeissä bakteereissa, kuten Bacteroidesissa ja Grampositiivisessa coccissa. Monien Bacteroides konjugatiivisten transposonien siirtämistä stimuloivat pienet antibioottipitoisuudet. Näin ollen antibiootit eivät ainoastaan valitse resistenttejä kantoja, vaan myös stimuloivat resistenssigeenien siirtoa. Näin ollen antibioottien käyttö subletaalipitoisuudessa voi vaikuttaa asukkaan mikrobistoon enemmän kuin aiemmin on ajateltu.

7 muut järjestelmät

useat muut järjestelmät ovat merkittäviä useista eri syistä, joskin kontrollimekanismeista on saatavilla vain vähän molekyylitason yksityiskohtia. Tuuman plasmidit ovat melko heterogeenisiä, ja ne koostuvat ainakin neljästä alaryhmästä: IncHI1, IncHI2, IncHI3 ja IncHII. Genetiikka on parhaiten ymmärrettävissä inchi1-plasmidille R27, joka on kiinnostava, koska sen lämpötilaoptimi on 26-30°C, ja se voi antaa merkityksellistä tietoa maaperästä ja vesiympäristöistä peräisin olevista plasmideista, joiden lämpötilaoptimi on yleensä paljon matalampi kuin entisten eliöiden .

IncI1-plasmidin R64 siirtoalue (122 kb plasmidia S. typhimuriumista) on suurin tähän mennessä kuvattu alue, joka kattaa 54 kb. Alue ei ole pelkästään vierekkäisiä siirtofunktioita, sillä segmentin sisältä on löydetty myös stabiileja perintögeenejä . Se koodaa kahta pilustyyppiä sekä aputoimintoja kuten primaasia. Tuotettuja paksuja pilejä tarvitaan kaikissa olosuhteissa, kun taas ohuita pilejä tarvitaan vain nestemäisissä paritteluissa, joissa paritteluparit hajoavat herkemmin luovuttajan ja vastaanottajan liikkeen vuoksi. Pilin alueen täydellisen sekvenssin perusteella on ehdotettu, että laihat pilit kuuluvat tyypin IV perheeseen, jotka tavallisimmin liittyvät patogeenisten bakteerien kiinnittymiseen eukaryoottisoluihin . Pilin-geenistä on olemassa useita versioita, jotka koodaavat ohutta pilusta. Epätavallinen kontrollimekanismi mahdollistaa eri pilV-geenien peräkkäisen ilmentymisen . Shuffloniksi kutsutaan DNA: n uudelleenjärjestelyjä, joita edistää seitsemän 19 bp: n toistosarjan sarja, johon integraasiperheen paikkasidonnainen rekombinaasi vaikuttaa . Inversiot näissä kohdissa mahdollistavat kaikki mahdolliset neljän eri segmentin yhdistelmät, joista kolmessa on kaksi vaihtoehtoista C-termini-koodia kummastakin päästä (A/A’, B/B’, C / C’). Neljäs Jana koodaa vain yhtä mahdollista C-päätettä. Erilaiset pilus-proteiinit mahdollistavat eri isäntälajien invaasion niin, että nämä uudelleenjärjestelyt ohjaavat siirtymistä tiettyihin isäntälajeihin. R64 osoittaa positiivista säätelyä kahden oletetun polypeptidin, TraB: n ja TraC: n, kautta, joita tarvitaan useiden siirtoon liittyvien toimintojen, kuten ohuen piluksen geenin ja primaasigeenin, ilmaisemiseen . OriT-alue koostuu oritista ja kahdesta geenistä, nikasta ja nikbistä, jotka transkriboidaan Orit-alueen promoottorista ja jotka näin ollen ovat Nikan ja Nikbin kokoaman relaksosomin autoregivoimia .

kuten IncP-plasmidit, myös IncN-plasmidit näyttävät olevan aina siirtotaitoisia. Tarvittavat geenit koodataan 12 kb: n alueelle, joka käsittää 14 tra-geeniä: kolme relaxosome assemblylle ja 11 Mpf: lle, joista jälkimmäinen muistuttaa IncP trb-geenejä, Ti virB-geenejä ja Bordetella ptl-geenejä . Transfer-taito ilman isännän ylirasittamista saavutetaan kahdella repressorigeenillä, koralla ja korbilla, jotka ovat osa tra-aluetta, joka on järjestäytynyt eriytyviksi operoneiksi Korb-kikA-operonin ja traL-korA-traCDNEOFG-operonin välisestä lähekkäin olevasta promoottoriparista. Nämä kaksi promoottoria on järjestetty back to back – erilaisiksi promoottoreiksi, joita säätelee yksi Kora / KorB-sitova sivusto. Kolmatta promoottoria, joka seisoo yksin Tranin yläjuoksulla, säätelee myös yksi Kora/KorB-sidontapaikka. Aviolliselle paritteluhuokoselle on siis olemassa geenien autogeeninen säätely. Säätelyä ei havaita, elleivät molemmat geenit ole toiminnallisia, mikä tarjoaa keinon koordinoida molempia operoneja, mutta ei tiedetä, sitoutuvatko molemmat proteiinit vai vain toinen DNA: han. KorB näyttää koostuvan suoraan päällekkäisestä polypeptidistä, joka muistuttaa histonin kaltaisten säätelyproteiinien hn-s-perhettä . Incw-plasmidien koodaaman vastaavan systeemin säätelyä ei ole tutkittu paljon, mutta tiedetään, että TrwA, yksi kolmesta relaksosomiproteiinista, tarjoaa autogeenisen säätöpiirin sitoutumalla oritin lähelle, joka on myös trwap: n sijaintipaikka. TrwA: n sekvenssi muistuttaa IncP-plasmidien TraJ-proteiinia, mutta sillä on samanlainen DNA: ta sitova motiivi kuin F: n TraY-proteiinilla.

joukko pieniä mobilisoituvia plasmideja vahvistaa myös relaksosomiproteiinien geenien autogeenisen säätelyn periaatetta. Laajan isäntäalueen incq plasmid RSF1010 mob-alue käsittää 1,8 kb: n alueen ja koodaa kolme proteiinia, joita plasmidi tarvitsee IncP-siirtojärjestelmän hyödyntämiseen. Moban ja MobB: n geenit menevät päällekkäin, kun taas MobC on koodattu eri tavoin vastakkaiseen suuntaan . Näiden geenien promoottorit ovat tiukasti ryhmittyneet oritin alueelle, kaksi ampuen kohti mobabia ja yksi kohti mobcia. Relaksosomiproteiinien sitoutuminen oritiin aiheuttaa autogeenista säätelyä. MobA N-terminaalialueella tai mobC: ssä olevat mutantit aiheuttavat derepressiota. MobB-proteiini vaikuttaa myös relaksosomissa olevan plasmidin osuuteen ja siihen, kuinka kauan plasmidi on tässä tilassa, ja on näin ollen siirtotaajuuden määräävä tekijä . Thiobacillus ferrooxidans-bakteerista peräisin olevan 12,4 kb plasmidin pTF-FC2 mob-alueella on huomattavia yhtäläisyyksiä IncP-plasmidien Orit-alueen kanssa sekä Orit-alueen promoottoreista litteroitujen poikkeavien operonien organisoinnin että relaksosomi-proteiinien sekvenssin samankaltaisuuden osalta . Viimeaikaiset tiedot ovat vahvistaneet mob-geenin ilmentymistä säätelevien autogeenisten piirien olemassaolon ja osoittaneet ISÄNTÄPROTEIINI IHF: n merkityksen mobilisaatiotaajuuden määrittämisessä . Toisaalta cole1: n mbe-alue, joka muistuttaa hyvin paljon muita kolisiinia tuottavia plasmideja, kuten kolkkia ja kolaa, ei osoita mitään merkkejä autoregulaatiosta . oriT kartoittavat mbe-geenien yläjuoksua, jotka rom-geeni erottaa siitä, joten tällaisten piirien olemassaolo loisi monimutkaisen organisaation.

8 johtopäätökset

ajatus siitä, että siirtojärjestelmät kehittyivät kahdentyyppisten toimintojen yhteistoiminnan kautta: DNA: n niksaus – /replikaatiojärjestelmät ja solujen fuusiojärjestelmät, saa yleensä kannatusta tähän mennessä tutkituista esimerkeistä. Siinä missä siirtogeenit löytyvät yksittäislohkon sijaan pieninä rykelminä, ryhmitetyillä geeneillä on yleensä yhteinen tehtävä. Funktionaalisen kasetin avulla tapahtuva geenirekrytointi voidaan kuvitella, vaikka geenilohkon alkuperäinen tehtävä ei olisikaan ollut konjugatiivisen siirron edistäminen. IncI1-plasmidi on hyvä esimerkki tästä, sillä oriT/relaxosome – geeneille on erilliset lohkot sekä kaksi pilus-tyyppiä-sellainen, jota tarvitaan solujen fuusion edistämiseen ja sellainen, joka tarjoaa keinon vetää bakteerit yhteen, kun ne leijuvat vapaana planktonisessa suspensiossa.

yksi selkeästi jo koottuna yksikkönä hankittu geenilohko on MPF-funktiot, joita löytyy IncP: stä, Ti: stä, IncN: stä ja IncW: stä mutta jotka liittyvät B. hinkuyskän ptl-lohkoon ja Helicobacter pylorin CAG-geeniklusteriin. On tapahtunut joitakin geenien uudelleenjärjestelyjä, joilla voi olla sääntelyllistä tai toiminnallista merkitystä, esimerkiksi virb11-homologian rinnakkaisuus operonin alkuun IncP-plasmideissa ja Ti plasmiditra-järjestelmässä. Regulation has been tagged onto the front of this region in the IncP plasmids through adding of trbA as well having of a KorB-regulated promoter. IncN-järjestelmän tapauksessa toinen kahdesta säätelygeenistä, korA, on upotettu operonin kahden ensimmäisen geenin väliin, eikä sitä löydy sukulaisista operoneista. Säätelygeenien rekrytointi tai häviäminen voidaan ymmärtää paremmin, kun niihin liittyviä järjestelmiä on sekvensoitu useampia.

yksinkertaisin löydetty säätelyjärjestelmä on autogeeninen säätely, jossa siirtofunktioiden sisällä olevat geenit sammuttavat geenien ilmentymisen, kun siirtolaite on syntetisoitu. Plasmidit, joissa on tällaisia järjestelmiä, näyttävät olevan jatkuvasti valmiita siirrettäväksi, ja tähän mennessä tutkitut järjestelmät ovat yleensä isäntäalueeltaan melko laajoja. Ehkä uusien isäntien jatkuva saatavuus antaa plasmidille syyn olla jatkuvasti valmis siirtoon. Tällaisten autogeenisten piirien kokoaminen on selvästi loogista Orit-alueen promoottoreista transkriboitujen relaksosomiproteiinien geenien tapauksessa, kun nämä proteiinit kokoontuvat relaksosomiksi. On vähemmän selvää, miten piluksen kokoonpanoon tarvittavia mpf-geenejä ohjaava autogeeninen piiri voi aistia, kun funktionaalisia pilejä on sopiva määrä.

seuraava säätelytaso on F: n kaltaisten plasmidien osoittama taso, jossa geenit ovat normaalisti pois päältä. Geenien kytkeytymisen mahdollisuus on pieni, joten tarvitaan joko pitkä aika tai suuri populaatio, jotta voidaan varmistaa siirtymistaitoisten bakteerien ilmaantuminen. Jos tällainen bakteeri kohtaa vastaanottajan, siirto tapahtuu ja vastaanottaja pysyy siirtotaitoisena jonkin aikaa. Tämä mahdollistaa eksponentiaalisen leviämisen uuteen plasmidinegatiivisten bakteerien populaatioon. Tällainen säätelyjärjestelmä voi olla sopiva nisäkkäiden suolistossa eläville bakteereille, joilla on vain satunnaisesti suuria uusia potentiaalisia vastaanottajia. Suoliston ympäristössä voi olla niin paljon bakteerilajeja, ettei se pysty viestimään Agrobacteriumin kaltaista reittiä pitkin. Siirtotaitoisen tilan säilyminen itse siirtoprosessin avulla vaikuttaa hyvältä keinolta kontrolloida siirtogeenin ilmentymistä vastauksena sopivien vastaanottajien läsnäoloon. Vaihtoehtoista strategiaa saman päämäärän saavuttamiseksi edustavat feromonivasteiset plasmidit, joissa potentiaaliset vastaanottajat tuottavat feromonia, joka stimuloi aggregaatioaineen tuotantoa. Plasmidi itse asiassa sammuttaa feromonin sisäisen tuotannon, johon se reagoi, niin että se kytkee siirtogeenit päälle vain silloin, kun paikalla on sopivia vastaanottajia.

muut tutkitut systeemit osoittavat fenotyypin ja siirtotaajuuden olevan lähellä toisiaan. Ti-plasmidit reagoivat sekä mahdollisiin vastaanottajiin, luovuttajapopulaation tiheyteen että ravinteiden saatavuuteen. Konjugatiivisten transposonien siirtämistä stimuloivat erityisesti antibiootit, joille ne antavat resistenssin. Kun sääntelyjärjestelmä on kehittynyt käsittelemään esimerkiksi saastetta tai antibioottia, geeneistä, jotka yhdistävät näiden siirtoprosessien toiminnan ympäristöihin, joissa geenit valitaan, on yleensä etua, koska ne lisääntyvät ja leviävät enemmän, kun ympäristö on sopiva, mutta minimoivat niiden vaikutuksen isäntäänsä, kun induktiiviset olosuhteet puuttuvat.

nyt kertyvä yksityiskohtainen tieto antaa meille mahdollisuuden ymmärtää, mitkä tekijät todennäköisesti stimuloivat tai rajoittavat plasmidin leviämistä. Tietyntyyppinen antibioottihoito voi edistää resistenssin leviämistä sekayhteisön muihin jäseniin ja jättää mahdollisen ongelman tulevaisuudessa, vaikka lyhytaikainen vaikutus vähentäisikin infektiota. Sellaisten yhdisteiden seulojen kehittäminen, jotka aiheuttavat siirtogeenien derepressiota, voisi johtaa siihen, että plasmidikuljetukset olisivat epäedullisia. Joissakin ääritapauksissa, esimerkiksi IncP-plasmideissa, ylimääräinen siirtogeenin ekspressio on osoitettu tappavaksi, joten tällaisilla aineilla voi olla dramaattinen vaikutus plasmidipositiivisten bakteerien eloonjäämiseen. Nykyiset ongelmat plasmidin kantamat piirteet voivat johtaa harkintaan antibakteerinen strategioita, jotka olisi diskontattu vuosia sitten. Toivomme, että tässä katsauksessa käsitelty aineisto voi auttaa laukaisemaan tällaisia uusia käsitteitä.

kiitokset

M. Z. saa Projektiavustusta Wellcome Trustilta (046356/Z). Muita IncP-plasmideja kirjoittajien laboratoriossa käsitteleviä töitä ovat tukeneet UK Medical Research Council, the Wellcome Trust ja BBSRC. Annamme tunnustusta monien kollegojen avusta tiedon ja hyödyllisten ehdotusten toimittamisessa.