Plasmid
Ein Plasmid ist ein DNA-Molekül, das von der chromosomalen DNA getrennt ist und sich unabhängig voneinander replizieren (sich selbst kopieren) kann.
Der Begriff Plasmid wurde erstmals 1952 von dem amerikanischen Molekularbiologen Joshua Lederberg eingeführt.
Plasmide sind doppelsträngig und in vielen Fällen kreisförmig. Plasmide kommen normalerweise natürlich in Bakterien vor, werden aber manchmal auch in eukaryotischen Organismen gefunden (z.B. der 2-Mikrometer-Ring in Saccharomyces cerevisiae).
Die Größe der Plasmide variiert von 1 bis über 1.000 Kilobasenpaaren (kbp). Die Anzahl identischer Plasmide innerhalb einer einzelnen Zelle kann von einem bis zu Tausenden reichen. Plasmide werden oft mit Konjugation in Verbindung gebracht, einem Mechanismus des horizontalen Gentransfers.
Plasmide sind übertragbare genetische Elemente oder "Replikone", die in der Lage sind, sich in einem geeigneten Wirt selbstständig zu kopieren. Plasmide sind in allen drei Hauptdomänen Archaea, Bakterien und Eukarya zu finden. Ähnlich wie Viren gelten Plasmide nicht als eine Form von "Leben", wie es derzeit definiert ist. Im Gegensatz zu Viren sind Plasmide "nackte" DNA und kodieren nicht für Gene, die notwendig sind, um das genetische Material für die Übertragung auf einen neuen Wirt zu umhüllen.
Der Plasmid-Wirt-zu-Wirt-Transfer erfordert einen direkten, mechanischen Transfer durch Konjugation oder Veränderungen der Genexpression des Wirtsgens, die die absichtliche Aufnahme des genetischen Elements durch Transformation ermöglichen.
Die mikrobielle Transformation mit Plasmid-DNA ist weder parasitärer noch symbiotischer Natur, da beide das Vorhandensein einer unabhängigen Spezies implizieren, die mit dem Wirtsorganismus in einem kommensalen oder schädlichen Zustand lebt. Vielmehr stellen Plasmide einen Mechanismus für den horizontalen Gentransfer innerhalb einer Mikrobenpopulation dar und können unter einem gegebenen Umweltzustand einen selektiven Vorteil bieten.
Plasmide können Gene tragen, die eine Resistenz gegen natürlich vorkommende Antibiotika in einer konkurrierenden Umweltnische bieten, oder alternativ können die produzierten Proteine unter ähnlichen Umständen als Toxine wirken. Plasmide können Bakterien auch die Fähigkeit verleihen, elementaren Stickstoff zu fixieren oder schwierige organische Verbindungen abzubauen. Dies kann unter Bedingungen des Nährstoffmangels einen Vorteil darstellen.
Abbildung 1 : Illustration eines Bakteriums mit eingeschlossenem Plasmid, das chromosomale DNA und Plasmide zeigt.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein Plasmid?
A: Ein Plasmid ist ein DNA-Molekül, das von der chromosomalen DNA getrennt ist und sich unabhängig replizieren kann. Es ist doppelsträngig und hat in vielen Fällen eine zirkuläre Form.
F: Wer hat den Begriff "Plasmid" eingeführt?
A: Der Begriff "Plasmid" wurde erstmals 1952 von dem amerikanischen Molekularbiologen Joshua Lederberg eingeführt.
F: Wie groß sind Plasmide?
A: Plasmide variieren in ihrer Größe von 1 bis über 1.000 Kilobasenpaaren (kbp).
F: Wo kommen Plasmide natürlich vor?
A: Plasmide kommen in der Regel in Bakterien vor, manchmal aber auch in eukaryontischen Organismen wie Saccharomyces cerevisiae.
F: Was hat der horizontale Gentransfer mit Plasmiden zu tun?
A: Plasmide werden oft mit Konjugation in Verbindung gebracht, einem Mechanismus des horizontalen Gentransfers.
F: Gelten Plasmide als lebendig?
A: Nein, ähnlich wie Viren gelten Plasmide nicht als eine Form von Leben, wie es derzeit definiert ist.
F: Welche Vorteile kann das Tragen bestimmter Gene auf einem Plasmid mit sich bringen?
A: Das Tragen bestimmter Gene auf einem Plasmid kann Bakterien die Fähigkeit verleihen, elementaren Stickstoff zu fixieren oder schwierige organische Verbindungen abzubauen, was unter Bedingungen des Nährstoffmangels von Vorteil sein könnte.
