Плазмиды катаболические

Некоторые микроорганизмы обладают природной способностью к деградации различных ксенобиотиков, однако следует иметь в виду, что 1) ни один из них не может разрушать все органические соединения 2) некоторые органические соединения в высокой концентрации подавляют функционирование или рост деградирующих их микроорганизмов 3) большинство очагов загрязнения содержит смесь химикатов, и микроорганизм, способный разрушать один или несколько ее компонентов, может инактивироваться другими компонентами 4) многие неполярные соединения адсорбируются частицами почвы и становятся менее доступными 5) биодеградация органических соединений часто происходит довольно медленно. Часть этих проблем можно решить, осуществив конъюгационный перенос плазмид, которые кодируют ферменты разных катаболических путей, в один реципиентный штамм (рис. 13.5). Если две плазмиды содержат гомологичные участки, то между ними может произойти рекомбинация с образованием гибридной плазмиды, которая имеет больший размер и обладает свойствами исходных плазмид. Если же две плазмиды не содержат гомологичных участков и относятся к разным группам несовместимости, то они могут сосуществовать в одной бактерии. [c.276]

Таблица 10.1. Природные катаболические плазмиды

TOL-плазмиды обеспечивают дальнейшее распространение в природе продуктов рекомбинации природных векторов. Тесно сцепленные репликоны могут претерпевать гомологичную рекомбинацию, частота которой прямо пропорциональна степени структурной гомологии между плазмидами. Значение гомологичной рекомбинации в эволюции катаболических плазмид видно на примере плазмид, контролирующих деградацию алканов, среди которых высокой гомологичностью отличаются TOL-, XYL-, SAL- и NAH-плазмиды [674, 675]. [c.326]

КАТАБОЛИЧЕСКИЕ ПЛАЗМИДЫ КАК ПРИРОДНЫЕ ВЕКТОРЫ [c.328]

Перетекание генетического материала в плазмидные геномы и обратно строго доказано. Модулярная природа плазмидной эволюции может служить объяснением разнообразия катаболических фенотипов, связанных с этой группой плазмид. Известно, однако, что эти плазмиды обладают изменчивой структурой и существуют в стабильной форме только тогда, когда условия [c.328]

Факторы деградации (О-плазмиды, катаболические плазмиды) включают в себя гены, кодирующие синтез ферментов, с помощью которых бактерии способны утилизировать различные органические ксенобиотики (ароматические и алифатические соединения). Они представляют наибольший интерес для создания микроорганизмов-биодеструкторов. [c.343]

Плазмиды с одинаковым названием кодируют ферменты одного и того же катаболического пути, чотя могут быть получены в разных лабораториях и иметь разные размеры. [c.276]

В 1970-х гг. Чакрабарти и его коллегами был создан первый бактериальный штамм, обладающий более широкими катаболическими возможностями. Он расщеплял больщинство углеводородов нефти и был назван супербациллой . Для его получения использовали плазмиды, каждая из которых кодировала фермент, расщепляющий определенный класс углеводородов плазмида САМ детерминировала деградацию камфары, ОСТ - октана, NAH - нафталина, XYL - ксилола (рис. 13.5). Сначала путем конъюгации пере- [c.276]

Чтобы проверить, можно ли создать бактерию, обладающую более широкими катаболическими возможностями и в то же время способную расти и развиваться при низких температурах, плазмиду TOL (детерминирует разрушение толуола) ме-зофильного штамма Pseudomonas putida перенесли с помощью конъюгации в психрофильный (с низким температурным оптимумом) штамм, ути-лизирутощий салицилат при температуре, близкой к О °С. Трансформированный штамм содержал введенную в него плазмиду TOL и собственную плазмиду SAL, детерминирующую разрушение салицилата, и был способен утилизировать как салицилат, так и толуол в качестве единственного источника углерода при 0°С (табл. 13.2). Психрофильный штамм дикого ти- [c.281]

До появления технологии рекомбинантных ДНК одним из способов переноса генетического материала из одного микроорганизма в другой была конъюгация. Такой механизм обеспечивал перенос из клетки в клетку целых плазмид. А. М. Чакрабарти, проводивший эксперименты по переносу плазмид- разрушительниц , т. е. плазмид, кодирующих все ферменты пути биодеградации определенного соединения, сконструировал штамм, содержащий несколько таких плазмид. Кодируемые плазмидными генами ферменты каждого катаболического [c.289]

Биодеградация - это процесс разрушения микроорганизмами веществ, загрязняющих окружающую среду. Многие бактерии рода Pseudomonas несут плазмиды, кодирующие ферменты, которые катализируют расщепление ароматических и галогенсодержащих огранических соединений. В большинстве случаев одна плазмида содержит гены ферментов одного специфичного катаболического пути. Объединяя плазмиды разных штаммов Pseudomonas в одном хозяине, можно создать организм, способный к деградации нескольких соединений. Кроме того, с помощью генетических манипуляций можно расширить спектр субстратов, разрушаемых с помощью определенного ферментативного пути. [c.302]

Термин катаболическая плазмида (деградативная, или метаболическая, плазмида) относится к тем репликонам, которые [c.323]

Информация, которую несут катаболические плазмиды, может расширять круг субстратов хозяина либо полным кодированием нового биохимического пути, либо дополнением и продолжением хромосомально кодируемых путей, либо объединением двух метаболических путей. Комплементация, таким образом, особенно важна, если существующие механизмы приводят только к частичной деградации соединения, в результате которой накапливаются потенциально токсичные метаболиты. Такие цлазмиды могут также обеспечивать существование ферментов, катализирующих с большей субстратной специфичностью реакции ферментных систем, закодированных в хромосомах. Плазмиды с молекулярной массой от 1,5 до более чем 900 тыс. пар нуклеотидов (п. н.) были выделены из природных бактерий. Плазмиды, используемые для конструирования векторов, обычно малы (2—10 тыс. п. н.), в то время как катаболические плазмиды относятся к наиболее крупным. С этими молекулами трудно работать, и, хотя разработаны методы их исследования, об их структурной организации, за исключением нескольких, известно мало. [c.325]

Хотя катаболические плазмиды были выделены из разнообразных бактерий, наиболее часто они идентифицируются у Pseudomonas (табл. 10.1). Значительная изменчивость катаболических плазмид в этом роде объясняет широкие катаболические возможности, которыми обладают его представители. Физический размер этих плазмид позволяет им кодировать большое количество генов. Плазмида длиной 150 тыс. п. н. содержит ДНК в количестве, достаточном для кодирования приблизительно 150 генов. Это означает, что даже в случае, когда с данной плазмидой сцеплен ряд фенотипических маркеров, таких как множественная устойчивость к лекарственным препаратам [668] или 12 катаболических ферментов, которые катализируют расщепление толуола а м- я п-ксилолов (плазмида TOL [648]), большие сайты плазмиды кодируют неидентифици-рованные фенотипические признаки. Следовательно, наши знания даже об относительно хорошо изученной архетипической TOL-плазмиде (pWWO [669, 670]), ограничены областью катаболической функции, репликации и переноса плазмиды. [c.325]

Внутри- и межнлазмидная рекомбинация может приводить к перетасовке генов на плазмидах, возникновению новых комбинаций и распространению катаболических путей, кодируемых плазмидами. Однако это не обеспечивает механизм, которым [c.326]

Неточным вырезанием интегрированных форм, возможно, объясняется появление новых последовательностей. В результате захвата хромосомного сегмента плазмидой R68-45 [678] последовательности длиной до 150 тыс. п. н. могут становиться частью новых плазмид [679]. Рекомбинационными событиями можно объяснить структурное и генетическое разнообразие плазмид, эти процессы способствуют транслокации и слиянию независимо эволюционировавщих последовательностей ДНК (рис. 10.4). Эволюция плазмид путем обмена дискретными последовательностями была названа модулярной эволюцией [680]. Эти модулярные механизмы способствуют соединение последовательностей ДНК из отдельных репликонов и созданию новых катаболических возможностей и новых катаболических плазмид. [c.327]

Структурное разнообразие TOL-плазмид размером от 115 до 270 тыс. п. н., кодирующих одну и ту же катаболическую функцию, объясняется тем, что последовательность ДНК, кодирующая ферменты деградации, может быть перенесена из одного репликона в другой. Однако единой единицы транспозиции не существует. Несколько исследований на независимо выделенных плазмидах устойчивости — tol-гибридах — обнаружили щирокую вариабельность в количестве TOL-ДНК, присутствующей в гибридных плазмидах. В tol-участке имеется два молекулярных компонента [672] сегмент в 56 тыс. п. н., кодирующий tol-гены, который ведет себя подобно транспосибельным элементам [683, 684], и сегмент в 39 тыс. п. н., ограниченный повторяющимися последовательностями длиной 1400 п. н., который способен к точному вырезанию [685]. [c.328]

Келлог с сотр. использовали процесс, который они назвали молекулярная селекция, связанная с плазмидой [698]. Образцы из нескольких свалок отходов были смешаны с набором бактериальных штаммов, полученных в других исследованиях и содержащих ряд катаболических плазмид. Культивирование проводилось в хемостате при постепенном повышении концентрации 2,4,5-Т в течение 8—10 мес. В конце этого периода были выделены организмы, способные к разложению 2,4,5-Т. Авторы полагают, что присутствие различных катаболических плазмид вызывает, хотя и при неспецифическом взаимодействии, образование этого штамма, отсюда и молекулярная селекция, связанная с плазмидой . Можно, однако, отметить, что избранная методика не исключает возможности более прямого селективного обогащения одного или более микроорганизмов, существующих на свалках отходов. Одним из организмов, выделенных по этой методике, является штамм Pseudomonas epa ia A 1100. Этот организм может использовать 2,4,5-Т или 2,4,5-трихлорфе-нол как единственный источник углерода и энергии [699]. Этот штамм содержит две плазмиды, но пока не доказано их участие в деградативной способности организма-хозяина [700], точная роль плазмид в разложении 2,4,5-Т не определена. [c.334]

У бактерий гены, ответственные за деградацию, находятся на хромосоме (гены центрального метаболизма) либо сосредоточены на внехромосом-ных элементах - катаболических плазмидах, плазмидах деградации (гены периферийного метаболизма). [c.342]

Внутри- и межплазмидная рекомбинация (новые сочетания генов), рекомбинация между плазмидой и хромосомой хозяина могут приводить к возникновению новых комбинаций генов и распространению катаболических путей деградации, кодируемых плазмидами (модулярная эволюция). [c.342]

Плазмиды имеют изменчивую структуру и существуют в стабильной форме только в том случае, если этому способствуют условия среды. Например, когда с определенной плазмидой связана катаболическая функция, присутствие субстрата-ксенобиотика стабилизирует ее структуру в процессе популяционной автоселекции. При отсутствии селективного давления (ксенобиотика) автономные плазмиды быстро элиминируются, но стабильны после включения их в х ромосому. [c.343]

Важные свойства D-плазмид - конъюгативность и способность существовать в различных бактериях. Это обеспечивает горизонтальное распространение генов биодеградации среди популяций бактерий. Катаболические плазмиды наиболее крупные. Характеристика плазмид биодеградации пpeд тaвлe ь табл. 5.3. [c.344]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология