Bakteriengenetik Neuhaus

Befinden sich zwei inkompatible Plasmide in einem Bakterien so wird eines der beiden relativ schnell verloren gehen. Dies liegt daran das sie vom gleichen Mechanismus reguliert werden, so dass immer eine ungleiche Anzahl der jeweiligen Plasmide bei der Replikation weitergegeben wird. Es sind also meistens sogar gerade die Plasmide inkompatibel die ähnlicher sind.

Zugrunde liegen die verschiedenen Regulationsmechanismen von Plasmiden in Bakterien. Hier sind zu nennen

• Regulation mit komplementärer RNA
• Regulation mit Protein und Antisense RNA
• Regulation mit Coupling

Theta Replication:

• Bidirektional: Replikation beginnt am Oriv. Es wird in entgegengesetzte Richtung dupliziert, bis die Replikationsgabeln genau gegenüber vom ORI zusammenkommen.
• Unidirektional: Replikation beginnt am Oriv. Replikation verläuft in eine Richtung runderherum bis sie wieder zurück zum ORI kommt.

Rolling Circle Replikation

1. Am DSO (Double Strand origin) bindet das RepA Protein und beide Stränge formen einen loop. Das Protein RepA zerschneidet  anschließend einen der beiden DNA-Stränge und bleibt an dessen 5' Ende gebunden.
2. Die DNA-Polymerase III benutzt das 3' Ende des zerschnittenen Strangs als Primer und beginnt von dort mit der Synthese eines neuen Strangs. Der zerschnittene Strang wird dabei vom Plasmid abgerollt und liegt zunächst als Einzelstrang vor
3. Der zerschnittene Einzelstrang wird wieder zu einem Ring geschlossen. Vom SSO (Single Strand Origin) ausgehend kann nun mit Hilfe der DNA-Polymerase der Strang zu einem Doppelstrang ergänzt werden.

F-Plasmid: 1

P1 Prophage: 1

RK2 (in E.coli): 4-7

pBR322: 16

pUC18: 30-50

pIJ101: 40-300

Regulation durch komplementäre RNA:

• Replikation wird durch RNA 1 reguliert
• RNA II initiert die Replikation indem sie ein stabiles RNA-DNA Hybrid in der Nähe des ORI erzeugt, welcher durch RNase H  prozessiert werden kann
• Ist jedoch RNA I vorhanden so form sie einen "Kissing complex" mit RNA II welcher durch das Rop Protein stabilisiert wird. Hierdurch kann die RNA II nicht mehr die Replikation des des Plasmids initieren

Regulation durch Protein und Antisense RNA

• Vor dem RepA(essentiel für Plasmidreplikation) Promotor gibt es den CopB Promotor. Das CopB Protein unterdrückt den RepA Promotor um die Plasmidreplikation zu limitieren
• Es existiert außerdem eine CopA Promotor in Gegenrichtung zum RepA Promotor woraus eine Antisense RNA entsteht welche mit der RepA RNA einen Duplex formt und somit ebenfalls die Produktion von RepA limitiert

Regulation durch Coupling

• Bei niedriger Plasmidkonzentration bindet RepA nur an ein Plasmid und repliziert dieses
• Bei höherer Konzentration hingegen bindet es zwei Plasmide gleichzeitig und verhindert so die Replikation (handcuffing)

Partioning

1. Plasmide binden an eine spezifische Stelle der Proteinmembran und werden auseinander gezogen wenn die Stelle sich bei Zellteilung ebenfalls teilt
2. Plasmide binden aneinander und anschließend an eine spezifische Stelle bevor sie bei Zellteiltung auseinander gezogen werden
3. ParM Protein sucht und findet die Plasmide und baut eine Art verbindung zwischen beiden auf. Die Verbingung verlängert sich so lange bis die Plasmide and die jeweils gegenüberlegienden Zellmembrand gedrückt werden. Die Verbindung wied Depolymersiert und die Zellteilung kann beginnen