基因接合
來源：醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2012-10-09
兩個(gè)通過直接接觸，在暫時(shí)的溝通中進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移的過程為接合。這一過程不是在所有細(xì)菌之間均可發(fā)生。只有那些具有F因子或類似F因子傳遞裝置的細(xì)菌才能接合。接合中，有F因子的細(xì)菌相當(dāng)于雌性菌。因此接合看作是細(xì)菌的有性生殖過程，又稱為細(xì)菌雜交。
細(xì)菌的接合最早在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，以后在其他菌中也觀察到，主要見于革蘭氏陰性菌。在電鏡下可觀察到細(xì)菌間借伸長的性菌毛進(jìn)行接合。細(xì)菌能在接合中作為基因傳遞供體取決于致育因子（Fertility factor）又稱F因子。這是最早發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒。F因子編碼在細(xì)菌表面產(chǎn)生性菌毛。F因子的特性為可以促進(jìn)供體菌向受體菌傳遞色體DNA或質(zhì)粒。F因子決定編碼的性菌毛可在供體與受體菌間形成交通通連接結(jié)構(gòu)，從而可使兩個(gè)雜交細(xì)菌間形成胞漿內(nèi)連接橋。F因子可以游離存大于胞漿內(nèi)，也可與細(xì)菌染色體整合。如果F因子游離存在于胞漿內(nèi)，接合時(shí)僅F因子DNA可通過胞漿的連接橋進(jìn)入受體菌。然而F因子轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)為，從一個(gè)起始點(diǎn)開始，僅有一條DNA鏈進(jìn)入受體菌，以后供體、受體菌分別以一條DNA鏈為模板，以滾環(huán)式復(fù)制另一條互補(bǔ)鏈，形成完整的雙鏈F因子。這一特性使F因子與其他能通過接合傳遞的細(xì)菌質(zhì)粒一樣，在細(xì)菌群體中傳播，類似引起傳染，即原來的F+菌仍為F+，而F-受體菌可變成F-菌。
除F因子外，發(fā)現(xiàn)耐質(zhì)粒R因子中有些亦可通過接合而傳遞，另一些則不能傳遞。R因子是1959年由日本學(xué)者所發(fā)現(xiàn)。他們對一批應(yīng)用常用抗生素治療無效的痢疾患者糞便中分離到的痢疾桿菌進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中有一種能同時(shí)耐幾種抗生素的基因。這種基因存在于細(xì)胞漿中，可通過類似F因子的方式在細(xì)菌間傳遞。以后發(fā)現(xiàn)這類質(zhì)粒中可通過接合轉(zhuǎn)移者除有決定耐藥性的r區(qū)段DNA外，還有傳遞區(qū)段（RTF，Resistance trarnsfer factor）。RTF決定性菌毛的形成，通過接合而傳遞。如果只有r區(qū)段而無RTF區(qū)段則不能過接合傳遞。必須經(jīng)傳遞性質(zhì)粒帶動(dòng)、噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)或以轉(zhuǎn)化方式轉(zhuǎn)入受體菌。
R因子決定細(xì)菌耐藥性的問題是臨床治療中的大問題。R因子決定耐藥性的機(jī)制，現(xiàn)已了解者為：1.質(zhì)粒基因可編碼產(chǎn)生各種純化酶，如金黃色葡萄球菌耐藥性質(zhì)粒編碼青霉素酶，耐氨芐青霉素的腸道桿菌質(zhì)粒中編碼能使β內(nèi)酰胺環(huán)水解的酶。2.R因子通過控制一些細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，使四環(huán)素不能進(jìn)入菌體。3.R因子通過阻止抗生素與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的作用部位（靶）結(jié)合，使細(xì)菌耐藥。如紅霉素通過與細(xì)菌核蛋白體結(jié)合而阻止蛋白質(zhì)合成。R因子編碼甲基酶，通過使核蛋白體上某些分子的甲基化，使結(jié)霉素不能與之結(jié)合而失去作用。由于R因子可通過接合的種、屬不同的細(xì)菌間轉(zhuǎn)移，因此有些痢疾桿菌即使未與藥物接觸過，但可自耐藥的大腸桿菌獲得R因子而耐藥。目前有學(xué)者主張應(yīng)及時(shí)了解醫(yī)院內(nèi)細(xì)菌的R因子質(zhì)粒耐藥圖譜，輪流選用抗生素以達(dá)到較好的治療效果。
除了上述各種基因轉(zhuǎn)移的方式外，還發(fā)現(xiàn)了一類能在質(zhì)粒之間或質(zhì)粒與染色體之間自行轉(zhuǎn)移位置的核苷酸序列，稱為轉(zhuǎn)座因子（Trnasposible elements）。其中最簡單者僅有1，000個(gè)堿基對。只具有編碼轉(zhuǎn)移決定子的基因，稱為插入順序。還有一些分子量較大者為轉(zhuǎn)座子。一般轉(zhuǎn)座的DNA鏈末端有互補(bǔ)及倒置重復(fù)序列，從而一條單鏈即可自己形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)座子插入細(xì)菌染色體后，因在插入部位影響了細(xì)菌染色體DNA的正常結(jié)構(gòu)，可致細(xì)菌失去某些功能。如耐藥基因。產(chǎn)生細(xì)菌霉素或某些酶的基因等。轉(zhuǎn)座子攜帶的這些基因在即使與受體菌無核酸同源性的情況下仍可傳遞轉(zhuǎn)移。因此轉(zhuǎn)座子與質(zhì)粒一樣在構(gòu)成致病性、耐藥性菌中占有重要地位。
