پلاسمید چیست؟ – به زبان ساده

عملکرد پلاسمید‌ها

بعضی از پلاسمید‌ها روند تکثیر در باکتری‌ها را تسهیل می‌کنند. از آنجا که پلاسمید‌ها بسیار کوچک (توالی کوتاه ژنتیکی دارند) هستند، آن‌ها معمولاً فقط حاوی چند ژن با یک عملکرد خاص (مقدار زیادی DNA غیرکدکننده دارند) هستند. پلاسمید‌های مختلفی می‌توانند به طور همزمان در سلول وجود داشته باشند که هر یک دارای عملکرد‌های مختلفی هستند. در ادامه در مورد عملکردهای پلاسمیدها بیشتر بحث خواهیم کرد.

طبقه‌بندی پلاسمیدها

پلاسمیدها از دو طریق در گروه‌های مختلف قرار می‌گیرند. یکی از روش‌های طبقه‌بندی پلاسمید‌ها براساس روش انتقال آن‌ها به میزبان‌های مختلف است و روش دیگر براساس نحوه عملکرد آن‌ها در سلول میزبان انجام می‌شود. در اینجا به ترتیب به هریک از این روش‌های طبقه‌بندی می‌پردازیم.

پلاسمیدهای هم یوغی و پلاسمیدهای غیرهم یوغی

تکثیر و تولید مثل باکتری‌ها با استفاده از هم یوغی جنسی یا «کانجوگاسیون» (Conjugation) انجام می‌گیرد که شامل انتقال مواد ژنتیکی از یک سلول باکتری به سلول دیگر است، این انتقال مواد ژنتیکی می‌تواند یا از طریق تماس مستقیم یا توسط ایجاد یک پل بین دو سلول باکتری انجام شود. بعضی از پلاسمید‌ها حاوی ژن‌هایی به نام «ژن‌های انتقال دهنده» (Transfer Genes) هستند که ابتدای فرایند هم یوغی وارد عمل شده و این فرایند را تسهیل می‌کنند. به این نوع از پلاسمیدها، «پلاسمیدهای هم یوغی» (Conjugative Plasmids) می‌گویند.

«پلاسمید‌های غیرهم یوغی» (Non-Conjugative Plasmids) نمی‌توانند فرایند هم یوغی را شروع کنند و فقط با کمک پلاسمید‌های هم یوغی می‌توانند از طریق کانجوگاسیون جنسی بین باکتری‌های مختلف منتقل شوند.

پلاسمیدهای ناسازگاری

پلاسمیدها از نظر سازگاری با یکدیگر در دو گروه پلاسمیدهای سازگار (Compatible Plasmid) و ناسازگار (Incompatible Plasmid) قرار می‌گیرند. پلاسمیدهای مشابه هم یا هم خانواده در یک سلول میزبان به عنوان پلاسمیدهای ناسازگار طبقه‌بندی می‌شوند، زیرا فقط یک نوع از این پلاسمیدها می‌توانند در سلول میزبان باقی بمانند و سایر پلاسمید ناسازگار از سلول باکتری خارج می‌شوند.

در یک باکتری یا سلول میزبان، پلاسمید‌های مختلف فقط در صورت سازگاری با یکدیگر ممکن است در کنار هم باقی بمانند. پلاسمید‌ها اگر دارای یک نوع استراتژی تولید مثل در سلول باشند، به عنوان پلاسمیدهای ناسازگار شناخته می‌شوند. این ویژگی به پلاسمید‌ها اجازه می‌دهد تا در سلول‌های خاصی بدون تداخل با سایر پلاسمیدها باقی بمانند.

انواع اختصاصی پلاسمید‌ها

پنج نوع اصلی از پلاسمید‌ها براساس نوع عملکردشان وجود دارد که شامل موارد زیر هستند:

•  پلاسمید‌های F یا پلاسمیدهای باروری (جنسی) (Fertility Plasmid)
•  پلاسمیدهای R یا پلاسمید‌های مقاومت (Resistance Plasmid)
•  پلاسمید‌های بیماری‌زا یا تهاجمی  (Virulence Plasmids)
•  پلاسمید‌های تجزیه کننده (Degradative Plasmids)
•  پلاسمید‌های Col

در ادامه به بررسی هر یک از این پلاسمیدها می‌پردازیم.

پلاسمید‌های باروری

پلاسمید‌های باروری که به عنوان پلاسمید‌های F نیز شناخته می‌شوند، حاوی ژن‌های انتقال دهنده هستند که به این ژن‌ها، ژن‌های (tra) نیز می‌گویند. وجود ژن‌های tra در پلاسمیدها به به باکتری‌های دارای این پلاسمیدها اجازه می‌دهد تا ژن‌های پلاسمید از یک باکتری به باکتری دیگر منتقل شوند. پلاسمیدهای باروری ژن‌های تولید کننده پیلی جنسی و انجام فرایند هم یوغی در باکتری‌ها را بیان می‌کنند.

این گروه از پلاسمیدها، پلاسمید‌های هم یوغی را تشکیل می‌دهند. پلاسمید‌های باروری اپی زوم‌ (Episome) هستند، اپی زوم‌‌ها پلاسمید‌هایی هستند که می‌توانند در DNA کروموزومی ‌وارد شوند. باکتری‌هایی که دارای پلاسمید F هستند، به عنوان باکتری F مثبت (⁺F) شناخته می‌شوند و باکتری‌هایی که بدون پلاسمید باروری هستند، باکتری F منفی (^-F) نامیده می‌شوند. هنگامی‌ که یک باکتری ⁺F  با یک باکتری F منفی ترکیب شود، دو باکتری ⁺F  حاصل می‌شود. در هر باکتری فقط یک پلاسمید باروری وجود دارد.

پلاسمید‌های مقاومت

پللاسمیدهای مقاومت یا پلاسمید‌های R حاوی ژن‌هایی هستند که به سلول‌های باکتریایی کمک می‌کنند تا در برابر عوامل محیطی مانند سموم یا آنتی بیوتیک‌ها از خود دفاع کنند. برخی از پلاسمید‌های مقاومت می‌توانند خود را از طریق هم یوغی به باکتری‌های دیگر انتقال دهند. هنگامی‌ که این اتفاق می‌افتد، یک باکتری می‌تواند در برابر آنتی بیوتیک‌ها مقاوم شود.

به دلیل وجود همین پلاسمیدهای مقاومت، در مطالعات اخیر مشخص شده است که باکتری عامل بیماری سوزاک (عفونت مقاربتی) به قدری نسبت به گروهی از آنتی بیوتیک‌ها به نام «کینولون» (Quinolones) که به عنوان دارو برای درمان این بیماری استفاده می‌شد، مقاوم شده است که یک گروه جدید از آنتی بیوتیک‌ها به نام «سفالوسپورین‌ها» (Cephalosporins)، به جای آن توسط سازمان بهداشت جهانی برای از بین بردن این باکتری توصیه شده است. همین باکتری حتی ممکن است طی 5 سال در برابر این آنتی بیوتیک‌های جدید نیز مقاوم شوند. استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک‌ها برای درمان سایر عفونت‌ها، مانند عفونت ادراری، ممکن است منجر به تکثیر سویه‌های مقاوم به دارو شود.

پلاسمید‌های تهاجمی

پلاسمید‌های تجزیه کننده

پلاسمید‌های Col

کاربردهای پلاسمید

فیلم آموزش مهندسی ژنتیک در فرادرس

کلیک کنید