6-1. プラスミドの基本的な特徴

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プラスミド(plasmid)

F因子というDNAで初めて使われたが、今では染色体以外で増える小型核酸一般に用いられている

少数の遺伝子をもつ二本鎖の環状DNAで、細菌や酵母などの細胞内に1~複数個存在し、細胞を殺すことはない

プラスミドは生存には必須ではないが、細胞にとって有利な遺伝子をもつため、細胞がプラスミドを積極的に排除することはない

主なプラスミド

コリシン産生

薬剤耐性付与(R1など)

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1) プラスミドの複製とコピー数

プラスミドは細胞の複製因子を使い、1ヶ所の複製起点oriから複製を開始する

細胞あたりの数(コピー数)により、プラスミドを2種類に分けることができる

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低コピープラスミド

細胞に少数(1~数個)しか存在しない大型のプラスミド(e.g. R因子やF因子)

宿主と厳格(stringent)に同調して複製するので、ストリンジェント型プラスミドという

多コピープラスミド

10~数百個/細胞

宿主の制限から外れて比較的自由に複製する小型プラスミド(e.g. ColE1)が含まれる

リラックス型プラスミドといい、娘細胞に確率的に(偶然の比率で)分配される

遺伝子工学では多コピープラスミドの方が使い勝手がよいが、細菌にとって有害なDNAをもつ場合にはむしろ低コピープラスミドの方が使い勝手がよい

memo: プラスミドの複製形式

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環状DNAの複製には2種類の様式が存在する

θ型複製

1つのoriから両方向性に1回複製する方式

大腸菌ゲノムDNAやColE1など

名前は複製途中の分子の電子顕微鏡像から

σ型複製(ローリングサークル型複製)

糸巻き車の糸が戻るように回転しながら複製・伸長し、その後単位長さに切断される

伝達に伴うF因子の複製、M13ファージの複製中間体の増幅、ミトコンドリアDNAの複製などで見られる

2) 不和合性

和合性

あるプラスミドが別種プラスミドと共存できる場合

異なる複製機構(=複製起点:ori)をもつプラスミドが示す

不和合性

できない場合

同じ複製機構を持つプラスミドが示す

同じoriをもつ2種類のプラスミドが偏って娘細胞に分配されると、分配の度に偏りが増長されるので、最終的に1つの細胞に1種類のプラスミドしか存在しないようになる

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この性質があることにより、プラスミドを使って細胞内で1種類のDNAのみを純粋に増やすこと(クローニング)が可能になる