10.2. Плазмиды бактерий

Рис. 10.3. Генетическая карта полового фактора F Е. coli [46]

Внутреннее кольцо - физические координаты в тпн; следующее кольцо - локализация IS-элементов. Две дуги - области гомологии с плазмидами ColV2-K94, R1 и R6-5. Наружное кольцо показывает расположение некоторых генетических локусов, контролирующих ингибирование фага (phi), несовместимость (inc), репликацию (rep), иммунность к летальному зигозису (ilz) и начало репликации при переносе (ori). Стрелками отмечены места IS-элементов, которые рекомбинируют с бактериальной хромосомой с образованием штаммов Hfr

Рис. 10.4. Физическая и генетическая карты области переноса плазмиды F [30, 51]: traM и traJ - области промотора оперона traY-Z. Горизонтальные линии над генами - транскрипты. Вертикальные стрелки со светлыми и темными кружками - сайты узнавания для рестриктаз соответственно EcoRI и BglII. Транскрипция finP может происходить с нити ДНК, противоположной длинной лидерной последовательности мРНК traJ. Транскрипция из промоторов traM и оперона traY-Z зависит от продукта гена traJ, который в свою очередь негативно регулируется репрессором finOP. Гены traI и traZ транскрибируются конститутивно со второго промотора на уровне 18 % по сравнению с опероном, индуцированным с промотора traJ. Функция генов: регуляция - finP и traJ: образование волосков - traA, L, Е, К, В, V, W/C, U, F, Q, H, G: стабилизация спаренных клеток - traN и G; конъюгативный метаболизм ДНК - traM, Y, D, I, Z; поверхностное исключение - traS и Т

Рис. 10.5. Генетическая и физическая карта плазмиды R1 [19]: RTF и r-det - соответственно фактор переноса и детерминанты устойчивости; ISla, ISlb, ISlc - инсерционные последовательности; А - Q - EcoRI-фрагменты; Ар, Cm, Km, Sm, Su - устойчивость соответственно к ампициллину, хлорамфениколу, канамицину, стрептомицину и сульфаниламидам; D, Е и F сверху репликона - PstI - фрагменты. Гены: сор - контроль числа копий; ori - начало репликации; par - разделение; rep - репликон; tra - конъюгационный перенос

Рис. 10.6. Генетическая карта плазмиды R100 (incfu) [11]: mer, sul, str, fus, cml, tet - соответственно устойчивость к ионам ртути, сульфамидам, стрептомицину, фузидиевой кислоте, хлорамфениколу и тетрациклину; finO, finP - ингибирование фертильности; stb - стабильность плазмиды внутри хозяина. Темные прямоугольники - IS-элементы. Буквы вокруг карты - фрагменты рестрикции EcoRI. Начало системы координат - IS1_b

Рис. 10.7. Физическая и генетическая карта плазмиды R15 (IncN) [2]: В - ВаmHI; Bg - BglII; Е - EcoRI; Н - HindIII; S - SmaI; Sa - SalI; P - PstI; утолщенные линии - последовательности Тn2353 и Тn2354. Карта калибрована в тпн

Рис. 10.8. Физическая и генетическая карта плазмиды pKM101 (IncN) [52, 53]: blа - β-лактамаза; mucA, В - повышение мутагенеза; nuc - периплазматическая эндонуклеаза; еех - исключение вхождения; kilA, В - продукты генов потенциально летальны; korA, В нужны для предохранения клетки от летальности, вызываемой kilA и kilB

Рис. 10.9. Генетическая и физическая карта плазмиды RP4 (RK2) (IncP-1) [3, 19, 54]

Гены kil летальны для хозяина, они контролируются генами kor, korA негативно действует на kilA и позитивно на korC, который контролирует kilC; korA - антитерминатор транскрипции korC. Продукты генов trfA, В необходимы для репликации плазмиды. Ген cri супрессирует амплифицирующую способность репликона colE1 в клетках, обработанных хлорамфениколом

Рис. 10.10. Физическая и генетическая карта плазмида R906 (IncP-I) [5]: штриховка - клонированные участки ДНК; пунктир - делетированные фрагменты

Рис. 10.11. Физическая и генетическая карта плазмиды pJP4 (IncP-I) [20, 21]: PMA^r - устойчивость к РМА (phenyl mercury acetate); Hg - устойчивость к ртути; Cat - катаболизм. Плазмида сообщает клеткам хозяина Alcaligenes eutrophus способность деградировать и использовать в качестве источника углерода и энергии 3 - хлорбензоат и 2, 4 - дихлорфеноксиуксусную кислоту. Внизу представлены сайты инсерции транспозонов, инактивирующих путь деградации. Гены tfdB, С, D и Е кодируют соответственно 2, 4 - дихлорфенолгидроксилазу, дихлоркатехол - 1, 2 - диоксигеназу, хлоромуконатциклоизомеразу и хлородиенелактонгидролазу

Рис. 10.12. Обобщенная физическая и генетическая карта плазмиды группы IncP-4 [7]: aph - ген аминогликозидтрансферазы; sul - дигидроптероатсинтетазы; mob - область, ответственная за мобилизацию; seg - область, потеря которой приводит к сегрегационной нестабильности; ● - места связывания РНК-полимеразы

Рис. 10.13. Рестрикционная и генетическая карта плазмиды R91-5 (InсР-10) [41]

Наружное кольцо - координаты карты в тпн

Рис. 10.14. Физическая и генетическая карта плазмиды ColEI [14] (размер плазмиды - около 6,4 тпн)

Ген col детерминирует синтез секретируемого белка колицина (56 кД) и ряда пептидов, ген imm - синтез фактора иммунитета (13 кД), ген rel - синтез фактора, разрешающего перенос плазмиды при конъюгации. Продукт гена kil вызывает летальность, индуцированную митомицином С, и освобождение колицина. Гены kil и col (сеа) образуют оперон. Стрелка - направление транскрипции генов imm и col

Рис. 10.15. Физическая карта плазмиды ColE3 [31]: ● в ○ - инсерции Тn5 в противоположных ориентациях. Внизу представлен оперон col-imm-lys, транскрибируемый в направлении стрелки

Рис. 10.16. Рестрикционные карты плазмиды pBR322 [4, 47] (размер плазмиды - 4,362 тпн; репликон ColEI)

Рис. 10.17. Рестрикционная карта плазмиды рАСYС184 [4] (слева)

Рис. 10.18. Физическая и функциональная карта meta-области плазмиды pWWO-161 [23]: ■ и ● - соответственно сайты инсерции транспозона Тn5 и связывания РНК-полимеразы (RPB - сайты); рестриктазы: Н - HindIII, X - Xh0I, - BamHI, S - SstI, Bg - BglIII, В - EcoRI, Sa - SalI. Гены meta-пути расщепления ароматических углеводородов xylD, Е G Н и S составляют оперон и кодируют соответственно толуат-оксигеназу, катехол-2,3-диоксигеназу, дегидрогеназу, гидролазу 2-гидроксимуконового полуальдегида и регуляторный белок. ХylR - регуляторный ген оперона xylABC верхнего пути катаболизма углеводородов (справа)

Рис. 10.19 Рестрикционная и генетическая карта октопиновой плазмиды pTiAch5 Agrobacterium tumefaciens [22, 24, 43]

Фенотопические признаки: синтез октопина (Ocs), катаболизм октопина (Осс), атропина (Agс) и аргинина (Arc); перенос (Tra); онкогенность (Onc); несовместимость с другими членами группы несовместимости IncRh - 1 (Inc); исключение бактериофага (Аре); индукция корешков (Roi), ростков (Shi) и репликация (Rep)

Рис. 10.20. Рестрикционная и генетическая карта нопалиновой плазмиды pTiC58 Agrobacterium tumefaciens [22, 24, 43]

Фенотипические признаки: синтез нопалина (Nos) и атропина (Ags), катаболизм нопалина (Noc) и фосфорилированных Сахаров (Psc), чувствительность к атропину (Agrs), начало репликации (Ori), контроль числа копий (Сор) и стабильное наследование плазмиды (Par). Обозначения остальных признаков приведены в подписи к рис. 10.19

Рис. 10.21. Векторная плазмида pSG3850 (а) и структура ее Т-области (б) [55]: 1, 2 - фрагменты соответственно левой и правой части Т-области; 3 - pBR322: 4 - границы Т-ДНК; 5 - последовательность нопалинсинтазы; 6 - чужеродная ДНК; 7 - последовательность нопалинового промотора. Стрелками, буквами и числами отмечены транскрипты: 1, 2, 4, 6а и 6б определяют корончатые галлы, I и 2 (область А) регулируют уровень ауксина, стимулируя образование корешков и подавляя образование ростков; 4 (область В) регулирует уровень цитокиназы и действует противоположно 1 и 2

Рис. 10.22. Физическая и генетическая карта pUCD2 - многокопийного вектора с широким кругом хозяев грамотрииательных бактерий (16]

Рис. 10.23. Рестрикционная карта гибридной плазмиды pSG111 - вектора для Anacystis nidulans R2 [25]: В - ВаmНI; В' - BglII; С - ClaI; Е - EcoRI; Н - HindIII; Р' - PvuII; S - SalI; S' - SphI; X - XhoI; одинарная линия - ДНК плазмиды pVH24 A. nidulans; двойная линия - последовательность pBR322. Плазмида реплицируется и экспрессируется в клетках кишечной палочки и водоросли

Рис. 10.24. Физическая карта плазмиды рС194 127]: стрелки А, В, С, D - открытые рамки считывания в 5'-3'-направлении. Определена последовательность нуклеотидов плазмиды (2,91 тпн). Рамка В содержит структурный ген хлорамфеникола - цетилтрансферазы, рамка с - последовательность rep

Рис. 10.25. Физическая карта плазмиды рЕ194 (длина плазмиды - 3,728 тпн) (26, 28]: стрелки А, В, С, D - открытые рамки считывания в 5'-3'-направлении. Taq-фрагмент А (1,443 тпн) содержит детерминанты индуцибельной устойчивости к макролидам, линкозамиду и стрептограмину В (MLS), Taq-фрагмент B (1,354 тпн) - детерминанты репликации и числа копий плазмиды

Рис. 10.26. Рестрикционная карта неконъюгативной плазмиды pAD2 Streptococcus faecalis DS16 [15]

Рис. 10.27. Рестрикционная карта плазмиды pAMβ1 Streptococcus faecalis [38]

Рис. 10.28. Физическая и функциональная карта конъюгативной плазмиды pJHI Streptococcus faecalis JH1 (длина плазмиды - 80,7 тпн) [9]

Рис. 10.29. Физическая и генетическая карта гибридной плазмиды pSA3 [18]: жирная линия - pACYC184; двойная линия - pGB305

Рис. 10.30. Рестрикционная карта плазмиды pTHNl Bacillus stearothermophilus, реплицирующейся и экспрессирующейся в Bacillus subtilis [29]: ● - единичные сайты рестрикции