Episom: Typen und ihre Eigenschaften

Ein Episom auf dem Gebiet der Genetik ist ein DNA - Molekül, das in der Lage ist, sich autonom im Zytoplasma der Wirtszelle zu replizieren, und das physikalisch in das Chromosom des Wirts integriert ist und auch als einzelnes Molekül repliziert wird was wir cointegrado nennen).

Das Episom kann daher als ein Weg der Koexistenz und nicht als eine Art Replikon interpretiert werden. Tatsächlich können für einige Autoren Transposons und Insertionssequenzen als Episomen angesehen werden, da sie effektiv auf dem Chromosom der Wirtszelle übertragen werden, obwohl sie im Zytoplasma niemals unabhängig und autonom existieren.

Im Gegensatz dazu bezieht sich das Episom in eukaryotischen Zellen mehr auf virale Replikons, die als Plasmide in infizierten Zellen existieren, als auf Viren, die in das Genom der Wirtszelle integriert werden können.

Dies ist nicht der einzige Fall, in dem dasselbe Wort in Eukaryoten und Prokaryoten unterschiedliche Bedeutungen hat (zum Beispiel der Begriff Transformation). Episomen haben eine reiche Geschichte in der Entwicklung der modernen Genetik, da sie dazu beigetragen haben, interessante Phänomene im Zusammenhang mit der Vererbung aufzudecken.

Episomen, die Bakteriophagen sind

Eines der klassischen Beispiele für Episomen ist der Bakteriophage Lambda in seinem Wirtsbakterium, von dem das bekannteste Escherichia coli ist. Ein Bakteriophage (abgekürzter Phage) ist ein Virus, das Bakterien infiziert.

Unter Bedingungen, die einer Infektion des Bakteriums durch den Phagen förderlich sind, kann das als lineares Molekül in das Zytoplasma eingeführte virale Genom zirkularisiert und durch Rekombinationsereignisse an bestimmten Stellen in das Chromosom des Wirtsbakteriums integriert werden.

Innerhalb des Phagengenoms gibt es eine kurze Sequenz von Nukleotiden (attλ), die perfekt zu einer Bindungsstelle (att achment) im zirkulären Chromosom des Bakteriums (attB) komplementär ist.

Das Rekombinationsereignis zwischen diesen beiden Stellen führt zur Bildung eines Cointegrats zwischen zwei Kreisen, wodurch ein größerer Kreis entsteht. Wenn das Chromosom der Bakterien repliziert wird, wird daher das Genom des Virus repliziert (in einem Episomenzustand).

Dies kann für unendliche Generationen geschehen - es sei denn, ein induktives Ereignis führt zur Entfernung des Virusgenoms und dem anschließenden Eintritt in den autonomen Replikationszyklus des Virus, der in der Lyse der Bakterien gipfelt, um die neu erzeugten Virionen freizusetzen.

Episomen, die Plasmide sind

Ein weiteres bekanntes Beispiel für Episomen ist der Fertilitätsfaktor oder das Plasmid F. In Abhängigkeit von der Nukleotidkonstitution des Wirtsbakteriums (z. B. E. coli) rekombiniert das zirkuläre Plasmid manchmal mit homologen Stellen auf dem Chromosom der Bakterien, die zu einem Cointegrat führen.

Das heißt, das Plasmid kann sich in einer geringen Kopienzahl im Zytoplasma der Bakterien replizieren oder, falls integriert, als Ganzes in einer Anzahl von Kopien replizieren, die derjenigen der Bakterien ohne F (üblicherweise eine) entspricht.

In seinem Zustand als Episom verleiht F dem Bakterium die Fähigkeit, nach dem Konjugationsprozess eine hohe Anzahl von Rekombinanten zu produzieren.

Ein F + -Bakterium (dh mit einem eigenständigen F-Plasmid), das die Insertion dieses Elements durchläuft, wird als Hfr (für hohe Rekombinationshäufigkeit, für sein Akronym in Englisch) bezeichnet, da es sich aufgrund eines Konjugationsereignisses um ein solches handelt theoretisch in der Lage, das gesamte bakterielle Chromosom zu einem F- (dh ohne den Fertilitätsfaktor oder Plasmid F) Bakterium "zu ziehen".

Im Allgemeinen sind die Sequenzen, die die Homologie (und daher Ähnlichkeit und Komplementarität) zwischen dem F-Plasmid und dem Bakterienchromosom liefern, um den spezifischen Ortsrekombinationsprozess zu verifizieren, der das Cointegrat hervorruft, Insertionssequenzen.

Episomen in eukaryotischen Zellen

Aus historischen Gründen wurde der Begriff Episom (über + Körper) immer mit dem des Plasmids in Verbindung gebracht, das ursprünglich aus der Welt der extrachromosomalen Elemente in Prokaryoten stammt.

Durch das Auffinden ähnlicher Elemente in Eukaryoten wurde die Verwendung derselben übernommen, um Moleküle von Virusgenomen zu bezeichnen, die in der Lage sind, sich in diesem Typ von infizierten Zellen mit Eigenschaften zu autoreplizieren, die denen der Plasmide in Prokaryoten ähneln.

Das heißt, in eukaryontischen Zellen, die mit Viren infiziert sind, können wir in einigen Fällen feststellen, dass das Virus im Rahmen seines Replikationszyklus in der Zelle als kreisförmiges DNA-Molekül vorliegt, das diesen anderen Replikons ähnlich ist, die beispielsweise in Bakterien beschrieben sind.

Die bekanntesten Viren, die als zirkuläre DNA-Moleküle mit autonomer Replikation (vom Wirtschromosom) koexistieren können, gehören zu den Familien Herpesviridae, Adenoviridae und Polyomaviridae.

Keiner von ihnen ist jedoch in das Genom des Wirts integriert, weshalb davon ausgegangen werden kann, dass sie sich als Plasmide replizieren und nicht die intrinsische Qualität erfüllen, die ein Episom auszeichnet: Integration in das Genom des Wirts.

Obwohl vorgeschlagen wurde, den Begriff zu streichen, führt dies möglicherweise nur zu Verwirrung bei einem Problem, das für sich genommen bereits recht komplex ist.

Schlussfolgerungen

Kurz gesagt, wir können sagen, dass ein Episom, etymologisch gesehen, ein genetisches Element der autonomen Replikation ist, das in der Zelle als freies DNA-Molekül koexistieren oder physikalisch mit dem des Wirts integriert sein kann.

Aus genetischer Sicht ist ein Episom jedoch ein Plasmid oder Virus, das in das Genom von Prokaryoten integriert werden kann, oder eine der Arten von Plasmiden, die eine eukaryotische Zelle beherbergen kann.

Interessanterweise werden Viren, die in das Genom des eukaryotischen Wirts (Retrovirus) eingeschleust werden können, nicht als Episomen angesehen.