Episoma: các loại và đặc điểm của chúng

Một episome, trong lĩnh vực di truyền học, là một phân tử DNA có khả năng sao chép tự động trong tế bào chất của tế bào chủ và được tích hợp vật lý vào nhiễm sắc thể chủ, cũng được sao chép thành một phân tử duy nhất (đến mà chúng tôi gọi là cointegrado).

Các episome, do đó, có thể được hiểu là một cách cùng tồn tại, và không phải là một loại bản sao. Trên thực tế, đối với một số tác giả, các chuỗi transpose và chèn có thể được coi là episome, vì chúng thực sự được mang trên nhiễm sắc thể của tế bào chủ, mặc dù chúng không bao giờ tồn tại độc lập và tự trị trong tế bào chất.

Ngược lại, trong các tế bào nhân chuẩn, episome đề cập nhiều đến các bản sao virus cùng tồn tại dưới dạng plasmid trong các tế bào bị nhiễm bệnh hơn là các virus có thể được tích hợp vào bộ gen của tế bào chủ.

Đây không phải là trường hợp duy nhất trong đó cùng một từ có nghĩa là những thứ khác nhau trong sinh vật nhân chuẩn và sinh vật nhân sơ (ví dụ, chuyển đổi thuật ngữ). Episomes có một lịch sử phong phú trong sự phát triển của di truyền học hiện đại, vì chúng đã giúp làm sáng tỏ các hiện tượng thú vị liên quan đến di truyền.

Episome đó là vi khuẩn

Một trong những ví dụ kinh điển của episomes là lambda vi khuẩn trong vi khuẩn chủ của nó, được biết đến nhiều nhất là Escherichia coli. Một vi khuẩn (phage viết tắt) là một loại virus lây nhiễm vi khuẩn.

Trong điều kiện thuận lợi cho sự lây nhiễm của vi khuẩn bởi phage, bộ gen của virut được đưa vào tế bào chất như một phân tử tuyến tính có thể được tuần hoàn hóa, và bằng các sự kiện tái tổ hợp tại chỗ cụ thể, nó có thể được tích hợp vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn chủ.

Trong bộ gen của phage có một chuỗi nucleotide ngắn (attλ) hoàn toàn bổ sung cho vị trí gắn kết (att achment) trong nhiễm sắc thể tròn của vi khuẩn (attB).

Sự kiện tái tổ hợp giữa hai địa điểm này dẫn đến sự hình thành một liên kết giữa hai vòng tròn tạo ra một vòng tròn lớn hơn. Do đó, khi nhiễm sắc thể của vi khuẩn được sao chép, bộ gen của virus được sao chép (ở trạng thái episome).

Điều này có thể xảy ra đối với các thế hệ vô hạn - trừ khi một sự kiện quy nạp dẫn đến sự cắt bỏ bộ gen virut và sự xâm nhập vào chu kỳ sao chép tự trị của virut lên đến đỉnh điểm trong việc phân giải vi khuẩn để giải phóng virion mới được tạo ra.

Các episome là plasmid

Một ví dụ khác được biết đến nhiều nhất của episome là yếu tố sinh sản, hay plasmid F. Đôi khi, tùy thuộc vào cấu tạo nucleotide của vi khuẩn chủ (ví dụ, E. coli), tái tổ hợp plasmid tròn với các vị trí tương đồng có trên nhiễm sắc thể của vi khuẩn làm phát sinh một cointegrate.

Đó là, plasmid có thể sao chép với số lượng bản sao thấp trong tế bào chất của vi khuẩn, hoặc nếu được tích hợp, sao chép toàn bộ trong một số bản sao tương ứng với số lượng vi khuẩn không có F (thường là một).

Ở trạng thái như một episome, F cung cấp cho vi khuẩn khả năng tạo ra số lượng tái tổ hợp cao sau quá trình liên hợp.

Một vi khuẩn F + (nghĩa là có một plasmid F độc lập) trải qua quá trình chèn yếu tố này được gọi là Hfr (đối với tần số tái hợp cao, vì từ viết tắt của nó trong tiếng Anh), do sự kiện liên hợp, nó là về mặt lý thuyết có khả năng "kéo" toàn bộ nhiễm sắc thể của vi khuẩn đến một vi khuẩn F- (nghĩa là thiếu yếu tố sinh sản hoặc vi khuẩn plasmid F).

Nói chung, các trình tự cung cấp sự tương đồng (và do đó, sự tương đồng và bổ sung) giữa plasmid F và nhiễm sắc thể của vi khuẩn để xác minh quá trình tái hợp vị trí cụ thể làm phát sinh cointegrate, là các chuỗi chèn.

Episome trong tế bào nhân chuẩn

Vì lý do lịch sử, thuật ngữ episome (trên + cơ thể) luôn được liên kết với plasmid, vốn xuất phát từ thế giới của các yếu tố ngoại bào ở sinh vật nhân sơ.

Bằng cách tìm ra các yếu tố tương tự ở sinh vật nhân chuẩn, việc sử dụng tương tự đã được áp dụng để chỉ định các phân tử bộ gen virus có khả năng tự động hóa trong loại tế bào bị nhiễm này với các đặc tính giống như các plasmid trong prokaryote.

Đó là, trong các tế bào nhân chuẩn bị nhiễm virut, chúng ta có thể tìm thấy trong một số trường hợp, như là một phần của chu kỳ sao chép của chúng, virut cùng tồn tại trong tế bào như một phân tử DNA tròn tương tự như các bản sao khác được mô tả trong, ví dụ như vi khuẩn.

Các virus thường được biết đến nhất có thể cùng tồn tại dưới dạng các phân tử DNA tròn sao chép tự trị (từ nhiễm sắc thể chủ) thuộc họ Herpesviridae, Adenoviridae và Polyomaviridae.

Tuy nhiên, không ai trong số chúng được tích hợp vào bộ gen của vật chủ, đó là lý do tại sao chúng có thể được coi là sao chép dưới dạng plasmid và không đáp ứng được chất lượng nội tại đặc trưng cho một episome: tích hợp vào bộ gen của vật chủ.

Mặc dù việc loại bỏ thuật ngữ này đã được đề xuất, có lẽ điều đó không làm gì ngoài việc thêm sự nhầm lẫn vào một vấn đề vốn đã khá phức tạp.

Kết luận

Nói tóm lại, chúng ta có thể nói rằng một episome, nói về mặt từ nguyên, là một yếu tố di truyền của sự sao chép tự trị có thể cùng tồn tại trong tế bào như một phân tử DNA tự do, hoặc tích hợp vật lý với vật chủ.

Tuy nhiên, từ quan điểm của di truyền học, episome là một plasmid hoặc virus có thể được tích hợp vào bộ gen của prokaryote, hoặc là một trong những loại plasmid mà một tế bào nhân chuẩn có thể chứa.

Điều thú vị là các virus có thể được đưa vào bộ gen của vật chủ nhân chuẩn (retrovirus) không được coi là episome.