définition: que sont les plasmides?
essentiellement, les plasmides sont de petites molécules circulaires d’ADN capables de se répliquer indépendamment. En tant que tels, ils ne s’appuient pas sur L’ADN chromosomique de l’organisme pour la réplication. En raison de cette caractéristique, ils sont également appelés ADN extra-chromosomique.,
bien que la molécule ait été découverte pour la première fois chez un membre des entérobactéries, des études ont montré que les plasmides sont naturellement présents dans de nombreux types de micro-organismes à travers le monde.,
* bien qu’il y ait eu des débats quant à savoir si les plasmides peuvent être considérés comme des microorganismes, au moins en utilisant la définition de virus proposée, il convient de noter que le terme « plasmide » est largement utilisé pour désigner les éléments génétiques qui existent en dehors du chromosome (dans L’ADN de l’organisme) et sont capables de se répliquer indépendamment.,
Plasmids can be found in:
- Bacteria
- Archaea
- Various eukaryotes (yeast and plants)
Structure
With regards to structure, plasmids are made up of circular double chains of DNA., La structure circulaire des plasmides est rendue possible par le fait que les deux extrémités des doubles brins sont reliées par des liaisons covalentes. Les molécules sont également de petite taille, en particulier par rapport à L’ADN des organismes, et mesurent entre quelques kilobases et plusieurs centaines de kilobases.
bien qu’un bon nombre de plasmides aient une structure circulaire fermée de manière covalente, certains plasmides ont une structure linéaire et ne forment pas une forme circulaire.,
Généralement, les plasmides sont composés de trois éléments principaux, notamment:
Origine de réplication (réplicon) – L’origine de réplication (ori) fait référence à un emplacement spécifique sur le strand, à laquelle la réplication commence. Pour les plasmides, cet emplacement est en grande partie composé de paires de bases qui sont plus faciles à séparer lors de la réplication.,
comparés à l’ADN des organismes qui se compose de nombreuses origines de réplication, les plasmides ont l’une des rares origines de réplication car ils sont de plus petite taille. A l’origine de la réplication, les plasmides contiennent également un certain nombre d’éléments régulateurs qui contribuent au processus (par exemple les protéines Rep)
Polylinker (sites de Clonage multiples) – dans le plasmide, le polylinker (MCS) est l’une des parties les plus importantes de la molécule. En effet, il permet aux étudiants d’en apprendre davantage sur le clonage., Fondamentalement, un polylinker est une courte séquence D’ADN composée de quelques sites de clivage par des enzymes de restriction.
en tant que tel, MCS permet une insertion facile de L’ADN par ligature ou digestion par enzyme de restriction. Sur le site de clivage, différents polylinkers peuvent couper le brin. Par conséquent, l’une des enzymes de restriction peut couper le plasmide à des points donnés du Père pour permettre l’insertion d’ADN.
gène de résistance aux antibiotiques – le gène de résistance aux antibiotiques est l’un des principaux composants des plasmides., Ces gènes jouent un rôle important dans la résistance aux médicaments (à un ou plusieurs antibiotiques), ce qui rend le traitement de certaines maladies plus difficile.
les plasmides sont aujourd’hui connus pour leur capacité à passer d’une espèce de bactéries à une autre par un processus appelé conjugaison (contact entre cellules suivi d’un transfert de contenu en ADN). Dans le processus, ils sont capables de conférer des propriétés de résistance aux antibiotiques à d’autres espèces de bactéries.,
* bien que la réplication des plasmides offre un avantage supplémentaire aux bactéries (résistance à certains antibiotiques), elle affecte également la division cellulaire des bactéries en raison de la charge de réplication supplémentaire. En conséquence, les bactéries avec des plasmides ont tendance à être peuplées par celles sans plasmides en raison de la division cellulaire réduite.,
Certains des autres composants de plasmides comprennent:
Un promoteur de la région – Ce qui est le composant de plasmides qui est impliqué dans le recrutement de la machinerie transcriptionnelle.
site de liaison D’amorce – il s’agit d’une courte séquence D’ADN sur un seul brin qui est généralement utilisée à des fins d’amplification par PCR ou de séquençage de l’ADN.,
bien que les plasmides partagent diverses caractéristiques générales, il existe différents types.
les Types et les Fonctions des Plasmides
Aussi appelé à la résistance aux antimicrobiens des plasmides, des plasmides de résistance sont un type de plasmides qui portent des gènes qui jouent un rôle important dans la résistance aux antibiotiques. Ils sont également très impliqués dans la conjugaison bactérienne en produisant des pili de conjugaison qui transfèrent le plasmide R d’une bactérie à une autre.,
Résistance plasmides sont divisés en deux groupes principaux, notamment:
Étroite gamme de groupe – Souvent reproduites à l’intérieur d’une seule espèce.
Large gamme de groupe Facilement transférées entre les espèces de bactéries. Il a été démontré que ce groupe de plasmides résistants porte une gamme de gènes de résistance aux antibiotiques., Après le transfert de gènes de résistance aux antibiotiques à des bactéries sensibles aux médicaments, cela peut entraîner une résistance des bactéries à divers médicaments.
plasmides dégradants
comparés à d’autres types de plasmides, les plasmides dégradants permettent à l’organisme hôte de dégrader / décomposer les composés xénobiotiques., Également appelés substances récalcitrantes, les composés xénobiotiques comprennent une gamme de composés rejetés dans l’environnement à la suite d’actions humaines et ne sont donc pas naturels ou courants dans la nature.
les hôtes des plasmides dégradants se trouvent dans les groupes IncP-1, IncP-7 et IncP-9 et comprennent des espèces telles que Ochrobactrum anthropi, Rhizobium sp, Burkholderia hospita, Escherichia coli et Pseudomonas fluorescens parmi beaucoup d’autres.,
en Raison de la capacité de l’hôte à dégrader les composés xénobiotiques, les chercheurs ont tenté d’utiliser les plasmides de dégrader différents contaminants dans l’environnement. Cependant, étant donné que cela ne s’est pas avéré efficace, des études de recherche continuent d’être menées pour déterminer comment utiliser diverses bactéries indigènes (en tant qu’hôtes de plasmides dégradants) pour la dégradation de ces composés.,
bien que les plasmides dégradants contribuent à la dégradation des composés xénobiotiques, leur comportement varie en fonction d’un certain nombre de facteurs tels que la capacité de réplication et la stabilité. Par exemple, les plasmides trouvés dans le groupe IncP-1 ont non seulement une large gamme d’hôtes, mais aussi une fréquence de transfert élevée.
il a donc été démontré que les différences de comportement des différents plasmides dégradants entraînent des comportements différents entre eux et leurs hôtes respectifs.,
* L’utilisation de microorganismes biodégradables pour éliminer les composés xénobiotiques des environnements contaminés est connue sous le nom de Bioaugmentation.
* alors que les plasmides IncP-1 ont une large gamme d’hôtes, IncP-7 a été montré pour avoir une plage d’hôtes étroite. De plus, IncP-9 a une plage d’hôtes intermédiaire.,
Fertility Plasmids
Like many other plasmids, fertility plasmids (F plasmid) have a circular structure and measures about 100 kb.,>
certaines des parties principales du plasmide F comprennent:
- élément Transposable (IS2, 1S3 et Tn1000)
- sites de réplication (repfia, repfib et repfic)
- origine du transfert conjugué (ot)
- régions d’origine de réplication
f plasmide joue un rôle important dans la reproduction étant donné Qu’ils contiennent des gènes qui codent pour la production de pilus sexuel ainsi que des enzymes nécessaires à la conjugaison., Le plasmide F contient également des gènes impliqués dans leur propre transfert. Par conséquent, pendant la conjugaison, ils améliorent leur propre transfert d’une cellule à l’autre.
alors que les cellules qui traitent les plasmides F sont appelées donneurs, celles qui n’ont pas ce facteur sont les receveurs. D’autre part, les plasmides qui améliorent la capacité de la cellule hôte à se comporter comme un donneur sont connus comme le facteur de transfert.,
pendant la conjugaison, la cellule donneuse (bactérie) avec pili sexuel (1-3 pili sexuel) se lie à une protéine spécifique sur la membrane externe du receveur, initiant ainsi le processus d’accouplement.
après la liaison initiale, les pili se rétractent permettant ainsi aux deux cellules de se lier ensemble. Ceci est ensuite suivi par le transfert de L’ADN du donneur au receveur et par conséquent le transfert du plasmide F. En conséquence, le receveur acquiert le facteur F et acquiert la capacité de produire du pilus sexuel impliqué dans la conjugaison.,
* pendant la conjugaison, seul L’ADN est transmis du donneur au receveur. Par conséquent, le cytoplasme et d’autres matériaux cellulaires ne sont pas transférés.
* les pili sexuels sont de minuscules structures en forme de tige qui permettent aux cellules bactériennes F-positives (cellules qui ont le facteur F) de se fixer aux cellules F-négatives (cellules dépourvues de pili) femelles pour favoriser le transfert conjugué.,
plasmides Col
les plasmides Col confèrent aux bactéries la capacité de produire des protéines toxiques appelées colicines. Des bactéries telles que E. coli, Shigella et Salmonella utilisent ces toxines pour tuer d’autres bactéries et ainsi prospérer dans leurs environnements respectifs.
il existe différents types de plasmides Col qui produisent différents types de colicines / colicines. Quelques exemples de plasmides de Col incluent le Col B, Le Col E2 et E3., Leurs différences sont également caractérisées par des différences dans leur mode d’action.
par exemple, alors que le Col B endommage la membrane cellulaire d’autres bactéries (dépourvues de plasmide), il a été démontré que le Col E3 induit une dégradation des acides nucléiques des cellules cibles.
comme les plasmides de fertilité, il a été démontré que certains des plasmides Col portent des éléments qui améliorent leur transmission d’une cellule à une autre., Par conséquent, grâce à la conjugaison ou au processus d’accouplement, en particulier pour les cellules avec le facteur F (plasmides de fertilité), les plasmides Col peuvent être transférés d’une cellule (donneur) à une autre (receveur).
en conséquence, le receveur acquiert la capacité de produire des toxines qui tuent ou inhibent la croissance des bactéries cibles dépourvues du plasmide.
* les Colicines/colicines appartiennent à un groupe de toxines appelées bactériocines.,
* ces toxines affectent les bactéries cibles en affectant des processus tels que la réplication de l’ADN, la traduction et le métabolisme énergétique entre autres.
plasmides de Virulence
comparées à d’autres bactéries inoffensives, les bactéries qui ont tendance à être pathogènes dans la nature portent des gènes pour les facteurs de virulence qui leur permettent d’envahir et d’infecter leurs hôtes respectifs.,
Pour certaines de ces bactéries, les facteurs de virulence sont le résultat des organismes propre matériel génétique. Cependant, pour d’autres, cela résulte d’éléments génétiques provenant de L’ADN extra-chromosomique. Bien qu’il existe d’autres sources de tels éléments, par exemple les transposons, les plasmides sont parmi les éléments génétiques mobiles les plus courants.
en ce qui concerne la pathogénicité, les plasmides de virulence jouent un rôle important car ils peuvent aider les bactéries à s’adapter efficacement à leurs environnements respectifs., En effet, le plasmide de virulence peut permettre à l’organisme d’exprimer un éventail de fonctions associées à la virulence, fournissant ainsi à l’organisme des caractéristiques plus avantageuses pour prospérer dans son environnement.
comme d’autres types de plasmides, les plasmides de virulence peuvent également être transmis d’une bactérie à une autre. Outre le gène de virulence, il a également été démontré que les plasmides portent d’autres éléments importants qui améliorent la transmission et le maintien.
pour cette raison, ils sont plus grands mais peu nombreux., Cela garantit qu’ils ne causent pas de charge supplémentaire à l’organisme pendant la division cellulaire.
Typiquement, la division cellulaire et la maintenance cellulaire nécessitent l’utilisation d’énergie. En ayant un faible nombre de plasmides de virulence, les cellules sont épargnées par une charge métabolique importante qui serait nécessaire pour la maintenance et la duplication du génome de nombreux plasmides.,bactéries à des fins d’études
vecteur plasmidique
un vecteur fait référence à tout morceau de molécule qui contient du matériel génétique qui peut être répliqué et exprimé lorsqu’il est transféré dans une autre cellule., D’après cette définition, il est possible de voir pourquoi les mots « vecteur » et « plasmides » sont parfois interchangeables. Toutefois, cela ne veut pas dire que tous les plasmides sont des vecteurs.
l’Une des principales caractéristiques des vecteurs plasmidiques, c’est qu’ils sont de petite taille. Outre leur taille, ils se caractérisent par une origine de réplication, un marqueur sélectif ainsi que de multiples sites de Clonage.
les vecteurs plasmidiques idéaux ont des nombres de copies élevés à l’intérieur de la cellule. En tant que tel, il garantit un nombre élevé de gènes cibles à des fins de Clonage., Cela garantit également que le gène d’intérêt est augmenté pendant la division génomique. En outre, le plasmide peut avoir un gène marqueur comme marqueur visuel pour aider à déterminer si le clonage a réussi.
en raison de leurs multiples sites de Clonage, les plasmides se sont révélés être l’un des meilleurs vecteurs de Clonage. En raison de cette caractéristique, il est possible que les enzymes de restriction clivent diverses régions du plasmide pour le clonage.,
au fil des ans, l’utilisation de ces vecteurs a permis d’introduire de l’ADN recombinant dans les cellules hôtes à des fins d’étude. Par exemple, grâce à ce type de Clonage, il est devenu possible pour les chercheurs de séquencer le génome d’une gamme d’espèces, d’étudier l’expression des gènes et même d’observer divers mécanismes cellulaires.
* alors que les plasmides plus petits sont capables de transporter de longs segments D’ADN, une taille réduite peut également aider à éliminer les gènes non essentiels qui ne sont pas nécessaires au clonage.,
isolement des plasmides
afin d’obtenir de l’ADN plasmidique purifié pour des procédures telles que le clonage, la PCR et la transfection, l’isolement des plasmides doit être effectué. Le procédé consiste à utiliser un certain nombre de techniques pour obtenir l’ADN plasmidique des cellules hôtes afin de l’utiliser en biologie moléculaire.,
Plasmide isolement implique les étapes suivantes:
de la croissance Cellulaire (croissance des cellules bactériennes) – il s’agit de la culture de la bactérie contenant le plasmide dans une ébranlé la culture. Ici, des antibiotiques donnés peuvent être utilisés pour empêcher la croissance d’autres bactéries indésirables.
Centrifugation – la croissance Bactérienne est suivie par centrifugation afin de pellet les cellules., Une fois que le surnageant a été retiré, l’isolement des plasmides peut commencer.
l’Une des techniques les plus courantes pour l’isolement est la méthode classique qui est parfois appelé la lyse alcaline.,DED dans une solution isotonique (tétraacétate d’éthylène diamine) qui empêche l’activité nucléase
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Biljana Miljkovic-Selimovic et al., (2007). Bacterial Plasmids. Naoto Ogawa, Ananda M.
Chakrabarty and Olga Zaborina. (2004). Chapter 16 : Degradative Plasmids.
Luis A. Actis, Marcelo E. Tolmasky, and Jorge H. Crosa. (1999). Bacterial Plasmids: Replication of Extrachromosomal Genetic Elements Encoding Resistance to Antimicrobial Compounds.