ПЛАЗМИДЫ • Med-of-Rita

ПЛАЗМИДЫ — внехромосомные генетические структуры бактерий, представляющие собой молекулы ДНК, способные автономно копироваться (реплицироваться) и существовать в цитоплазме клетки. Нек-рые П. могут также включаться (интегрировать) в хромосому с определенной частотой (см. Эписомы).

Термин «плазмида» был впервые введен Ледербергом (J. Lederberg) в 1952 г. для обозначения полового фактора бактерий (см.), выявленного в клетках Escherichia coli К 12. В дальнейшем у бактерий различных видов были обнаружены П., несущие гены, ответственные за устойчивость клеток к лекарственным препаратам (см. R-фактор), за синтез бактериоцинов (см. Бактериоциногенные факторы), гемолизинов (Hly-плазмиды), энтеротоксинов (Eiit-плазмиды), специфических поверхностных антигенов и др. Хотя имеющиеся сейчас сведения о П. получены в основном при изучении бактерий, есть основания полагать, что аналогичные структуры широко распространены в популяциях самых разнообразных микроорганизмов. У высших организмов внехромосомные молекулы ДНК обнаружены в составе митохондрий и пластид (см. Наследственность цитоплазматическая).

Существует несколько подходов к классификации П. В зависимости от способности или неспособности передаваться из одной бактериальной клетки в другую в процессе конъюгации (см. Конъюгация у бактерий) различают П. конъюгатив-ные (трансмиссивные, или трансмиссибельные) и неконъюгативные (нетрансмиссивные). При передаче некоторых конъюгативных R-плазмид в клетки отдельных видов бактерий наблюдается распад (диссоциация) этих П. с образованием «чистого» фактора переноса (фактора RTF) и неконъюгативной плазмиды, несущей гены лекарственной устойчивости (см. Лекарственная устойчивость микроорганизмов). Это позволило предположить, что конъюга-тивные П. возникли в процессе эволюции как результат объединения (коинтеграции) факторов переноса и неконъюгативных П.

Неспособность двух родственных П. стабильно сосуществовать в одной и той же бактериальной клетке (явление несовместимости П.) служит основой классификации П. но группам несовместимости. При этом несовместимые друг с другом П. объединяют в одну группу. Такая классификация, вероятно, отражает степень филогенетического родства отдельных П., на что указывает высокая степень гомологии ДНК различных П. одной группы несовместимости и низкая степень гомологии ДНК у совместимых П. из различных групп.

По хим. природе П. представляют собой кольцевые ковалентно закрытые молекулы ДНК с мол. весом (массой) порядка 1-106 — 120-106. Неконъюгативные П., как правило, имеют мол. вес (массу) менее 10*10⁶; значительная часть такой плазмиды представляет собой генетический материал, обеспечивающий ее способность быть самостоятельной реплицирующейся единицей (репликоном). Конъюгативные П. имеют более крупные размеры и наряду с областью, контролирующей их репликацию, содержат так наз. tra-область (англ. transfer перенос), которая детерминирует способность бактериальных клеток конъюгировать друг с другом. В составе tra-области полового фактора бактерий обнаружен и картирован 21 различный tra-ген, к-рые образуют единую структурнофункциональную единицу (tra-one-рон) с самостоятельной системой генетической регуляции. Неконъюгативные П. обычно не содержат tra-оперона и поэтому не могут самостоятельно передаваться из одной клетки в другую при конъюгации бактерий. Однако такая передача возможна за счет функционирования tra-генов конъюгативной П., находящейся вместе с неконъюгативной П. в одной и той же клетке. Способность к репликации (см.), конъюгативность, несовместимость и другие функции бактериальных П. в той или иной мере находятся под контролем хромосомных систем генетической регуляции. Помимо указанных генетических структур, в составе П. могут присутствовать различные гены, придающие бактериям-хозяевам дополнительные свойства, к-рые в определенных условиях существования обеспечивают этим бактериям временные преимущества по сравнению с бесплазмидными бактериями (обусловливают, напр., лекарственную устойчивость, колициногенность, устойчивость к действию ионизирующей и ультрафиолетовой радиации, к действию солей тяжелых металлов и пр.). Предполагают, что такие гены могли попасть в состав плаз-мидного репликона в результате генетического обмена между П. и хромосомой либо между отдельными П. (см. Рекомбинация). Установлена также существенная роль мигрирующих (транслоцирующихся) фрагментов генетического материала (транспозонов) в процессе эволюции П.

Для изучения структурно-функ-циональных особенностей отдельных П. используются методы генетического анализа бактерий, содержащих эти П. При исследовании физикохимической и генетической организации плазмидной ДНК широко применяют также физико-химические, радиобиологические, электронномикроскопические и другие методы.

Возможность быстрого копирования (репликации) и эффективной внутривидовой, межвидовой и межродовой конъюгационной передачи П. определяет важную роль этих генетических структур в процессе эволюции бактерий (см. Бактерии). П. являются удобной моделью для экспериментов по искусственной реконструкции генетического материала и созданию новых геномов организмов. В связи с обнаружением в популяциях различных видов патогенных и условно-патогенных бактерий плазмид, контролирующих их вирулентные свойства, становится очевидной роль П. в инф. патологии и развитии эпидемических процессов. Особое значение для разработки проблем рациональной химиотерапии инф. болезней приобретают данные об особенностях и динамике распространения R-плазмид в современных популяциях микроорганизмов. При диагностике инф. болезней необходимо также учитывать возможность появления атипичных форм микроорганизмов в результате межвидовой (межродовой) передачи П. с детерминантами отдельных метаболических функций (способность сбраживать углеводы, образовывать сероводород и т. п.).

См. также Ген, Генная инженерия.

Библиография: Кудлай Д. Г. Внехромо-сомные факторы наследственности бактерий и их значение в инфекционной патологии, М., 1977, библиогр.; M e fi- не л л Г. Бактериальные плазмиды, пер. с англ., М., 1976, библиогр.; П е- х о в А. П. и Щ и п к о в В. П. Генетика бактериальных плазмид, в кн.: Усп. совр, генетики, под ред. Н. П. Дубинина, в. 7, с. 3, М., 1978, библиогр.

В. П. Щипков.