плазмида

ПЛАЗМИДА

внехромосомный самовоспроизводящийся генетич. элемент (фактор наследственности) бактерий и некоторых др. организмов. Представляет собой кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК, закрученную в суперспираль (см. нуклеиновые кислоты). Размеры П. необычайно широко варьируют — от 2 тыс. до неск. сотен тысяч пар оснований; некоторые из них содержат 1–3 гена, другие достигают 10–20% размера бактериальной хромосомы.

Некоторые П., наз. эписомами, обладают способностью существовать в двух состояниях — автономном и интегрированном. В автономном состоянии эписома не является частью бактериальной хромосомы и реплицируется (самовоспроизводится) независимо, хотя и синхронно с ней. В интегрир. состоянии она реплицируется в составе хромосомы. Способность обратимо включаться в состав хромосомы часто сопряжена с наличием в эписомах мигрирующих генетических элементов.

Большинство П. может передаваться от одной бактерии к другой при конъюгации клеток (трансмиссибельные П.). Такие П. способны провоцировать конъюгацию между бактериями и тем самым обеспечивают собственную миграцию от клетки к клетке и распространение среди бактерий. Нетрансмиссибельные П. передаются благодаря конъюга-тивным плазмидам-помощникам. Во мн. случаях для переноса П. между клетками необязательна конъюгация последних. Так, мелкие П. могут передаваться в виде коинте-гратов с бактериофагами (вирусами микробов).

Число копий П. в клетке зависит от их генетич. особенностей. П., находящиеся под "ослабленным контролем", могут реплицироваться до тех пор, пока каждая клетка не будет содержать в среднем от 10 до 200 копий. П., находящиеся под "строгим контролем", реплицируются примерно с той же скоростью, что и хромосома, и содержатся в клетке в виде одной или неск. копий. В обоих случаях благодаря контролируемой репликации число П. в клетке поддерживается постоянным в ряду поколений.

Помимо ряда общих функций, свойственных очень многим П. (таких, как автономная репликация или функция переноса), существует множество спец. функций, детерминируемых той или иной П. У бактерий наиб. изучены три главные группы плазмид: F-П. (факторы фертильности) ответственны за половой процесс, R-П. (факторы резистентности) обеспечивают устойчивость бактериальных клеток к действию антибиотиков (напр., к стрептомицину и тетрациклину) и сульфаниламидным препаратам, в Col-П. (колициногенных факторах) локализованы гены синтеза колицинов (бактерио-цинов) — токсичных белков, которые не действуют на производящую их клетку, но убивают др. бактерии.

Обусловленная П. устойчивость бактерий к антибиотикам основана на разных механизмах, но чаще всего-на инактивации последних ферментами (напр., β-лактамазы), кодируемых П., или на избират. изменении проницаемости клеточной оболочки.

Среди П., обеспечивающих устойчивость бактерий к антибиотикам, осн. массу составляют т. наз. факторы множеств, резистентности, несущие сразу неск. соответствующих детерминант. С помощью трансмиссибельных П. детерминанты резистентности легко могут распространяться между видами, способными к конъюгации. На такие П. гены резистентности могут передаваться с помощью транспо-зонов. Кроме детерминант лек. резистентности из числа функцией, элементов П. хорошо изучены гены некоторых бактериальных токсинов, напр. энтеротоксинов, вырабатываемых возбудителями кишечных инфекций, носителями т. наз. Тох-П. (факторов патогенности энтеробактерий). Показана способность Тох-П. передаваться между бактериями в организме животных и человека. На этих П. могут находиться также детерминанты резистентности к антибиотикам. В этой связи активно развивается новое направление в практич. бактериологии — поиск и создание веществ, избирательно подавляющих репликацию плазмид или экспрессию их генов. Пример таких веществ — клавулановая кислота (формула I) и ее производные — ингибиторы β-лактамазы.

П. не являются неотъемлемой составной частью бактериальной клетки, однако их наличие расширяет ее генетич. возможности. П. позволяют бактериям получать энергию необычными способами, напр. окислением водорода или метана. П. играют важную роль в эволюции бактерий, особенно в их быстрой адаптации к меняющимся факторам среды.

П. с ослабленным контролем репликации широко применяется в качестве векторных молекул в генетической инженерии для решения биотехнол. задач.

^{Лит.: Мейнелл Г., Бактериальные плазмиды, пер. с англ., М., 1976; Страйер Л., Биохимия, пер. с англ., т. 3, М., 1985, с. 201–206; Плазмиды. Методы, под. ред. К. Харди, пер. с англ., М., 1990.}

_{П. Л. Иванов}