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plásmido RK2

El plásmido RK2 es un plásmido de amplio rango de hospedadores perteneciente al grupo de incompatibilidad incP [ 1 ] Es notable por su capacidad de replicarse en una amplia vari...

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El plásmido RK2 es un plásmido de amplio rango de hospedadores perteneciente al grupo de incompatibilidad incP [ 1 ] Es notable por su capacidad de replicarse en una amplia variedad de organismos unicelulares , lo que lo hace adecuado como herramienta de ingeniería genética . [ 2 ] Es capaz de transferirse, replicarse y mantenerse en la mayoría de los géneros de bacterias Gram negativas . A veces se puede hacer referencia a RK2 como pRK2, que también es el nombre de otro plásmido no relacionado. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Otros nombres para RK2 incluyen R18, R68, RP1 y RP4. Todos estos fueron aislados separados, y posteriormente se descubrió que eran plásmidos idénticos. [ 6 ] El grupo de plásmidos IncP-1 (plásmidos IncP en Escherichia coli ) del cual RK2 es parte ha sido descrito como "moléculas de ADN egoístas, autotransmisibles y altamente potentes con un circuito regulador complicado" [ 7 ]

Descubrimiento

RK2 se aisló por primera vez en relación con un brote de Pseudomonas aeruginosa y Klebsiella aerogenes resistentes a los antibióticos en Birmingham en 1969, como uno de una familia de plásmidos implicados en la transferencia de resistencia a la ampicilina entre cepas bacterianas. [ 8 ] Se han aislado plásmidos del subgrupo IncP-1 de aguas residuales, suelos agrícolas y hospitales. [ 9 ]

Estructura

RK2 tiene aproximadamente 60 kbp de longitud y contiene genes para la replicación , el mantenimiento, la conjugación y la resistencia a antibióticos . Los genes de resistencia confieren resistencia a los antibióticos kanamicina, ampicilina y tetraciclina . [ 8 ] Además, RK2 contiene un conjunto de genes potencialmente letales (para la célula), denominados genes kil , y un conjunto de genes represores transcripcionales complementarios, denominados genes kor (abreviatura de "kil-override"), que inactivan los genes kil . Se sospecha que los genes kil y kor , en conjunto, desempeñan un papel en el amplio rango de hospedadores de RK2. [ 10 ]

Replicación

El sistema de replicación esencial en RK2 consta de un origen de replicación, oriV , y un gen, trfA , cuyo producto génico , la proteína TrfA, se une a oriV y lo activa . [ 11 ] [ 12 ] En Escherichia coli , la replicación procede unidireccionalmente desde oriV después de la activación por TrfA. [ 13 ] En E. coli, múltiples copias del plásmido parecen agruparse, creando algunos grupos de plásmidos múltiples en cada célula. [ 14 ] [ 15 ] El número de copias de RK2 es de aproximadamente 4-7 por célula en E. coli y 3 en P. aeruginosa . [ 16 ]

Derivadas mínimas

Se han preparado varios derivados mínimos de RK2. En estos plásmidos, se ha eliminado la mayoría de los genes, dejando solo los esenciales para la replicación y uno o más marcadores seleccionables . Un ejemplo de este "mini-replicón" es el plásmido PFF1, que tiene una longitud de 5873 pares de bases.

PFF1 consta de un origen de replicación , oriV, un origen de transferencia , oriT, un gen que codifica las proteínas de replicación del plásmido, trfA, y dos genes de resistencia a antibióticos , bla y cat , que confieren resistencia a la ampicilina y al cloranfenicol , respectivamente. Los plásmidos mínimos como PFF1 son útiles para estudiar los mecanismos básicos de la replicación del plásmido y la regulación del número de copias, ya que contienen menos elementos genéticos superfluos que podrían afectar los procesos estudiados. Se han identificado varios mutantes de PFF1 que afectan el número de copias del plásmido. Dos de estos mutantes, PFF1cop254D y PFF1cop271C, aumentan el número de copias de PFF1 en E. coli de aproximadamente 39-40 a unos 501 y 113 plásmidos por célula, respectivamente. [ 17 ] Un aumento en el número de copias es útil para aplicaciones de ingeniería genética para aumentar el rendimiento de producción de proteína recombinante . [ 18 ]

Notas

  1. ↑ David H. Figurski, Robert F. Pohlman, David H. Bechhofer, Alice S. Prince y Christie A. Kelton: "El plásmido RK2, de amplio rango de hospedadores, codifica múltiples genes kil potencialmente letales para las células hospedadoras de Escherichia coli", Genetics , Volumen 79, marzo de 1982, págs. 1935-1939.
  2. ↑ JM Blatny, T Brautaset, CH Winther-Larsen, K Haugan y S Valla: "Construcción y uso de un conjunto versátil de vectores de clonación y expresión de amplio rango de hospedadores basados ​​en el replicón RK2", Appl. Environ. Microbiol. 1997, Volumen 63, Número 2, pág. 370
  3. ↑ Centro Nacional de Información Biotecnológica: "Plásmido pRK2 de Escherichia coli W, secuencia completa". https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/315063834
  4. ↑ Colin T Archer, Jihyun F Kim, Haeyoung Jeong, Jin Hwan Park, Claudia E Vickers, Sang Yup Lee, Lars K Nielsen: "La secuencia del genoma de E. coli W (ATCC 9637): análisis comparativo del genoma y una reconstrucción mejorada a escala del genoma de E. coli", BMC Genomics , 2011, http://www.biomedcentral.com/1471-2164/12/9
  5. ^ Stepánek V, Valesová R, Kyslík P.: "Plásmido críptico pRK2 de Escherichia coli W: análisis de secuencia y estabilidad segregacional.", Plasmid , julio de 2005;54(1):86-91.
  6. ↑ Pansegrau W, Lanka E, Barth P, Figurski D, Guiney D, Haas D, Helinski D, Schwab H, Stanisich V, Thomas C: "Secuencia completa de nucleótidos de los plásmidos Birmingham IncPα: compilación y análisis comparativo", Journal of Molecular Biology , 1994
  7. ↑ Malgorzata Adamczyk y Grazyna Jagura-Burdzy: "Difusión y supervivencia de plásmidos promiscuos IncP-1", Acta Biochimica Polonica , Vol 50, no. 2/2003, pág. 425-453
  8. 1 2 LEWIS C. INGRAM, MH RICHMOND Y RB SYKES: "Caracterización molecular de los factores R implicados en la resistencia a la carbenicilina de una secuencia de cepas de Pseudomonas aeruginosa aisladas de quemaduras", AGENTES ANTIMICROBIANOS Y QUIMIOTERAPIA , febrero de 1973, págs. 279-288
  9. ↑ Thomas CM et al.: "Plásmidos de amplio rango de hospedadores de suelos agrícolas tienen esqueletos IncP-1 con diversos genes accesorios", Appl Environ Microbiol . 2011 Nov;77(22):7975-83. Epub 2011 Sep 23.
  10. ↑ JA Kornacki, CH Chang y DH Figurski: "regulón kil-kor del plásmido promiscuo RK2: estructura, productos y regulación de dos operones que constituyen el locus kilE.", J Bacteriol. Agosto de 1993; 175(16): 5078–5090.
  11. ↑ ROSS H. DURLAND, ARESA TOUKDARIAN, FERRIC FANG Y DONALD R. HELINSKI: "Las mutaciones en el gen de replicación trfA del plásmido RK2 de amplio rango de hospedadores dan como resultado un número elevado de copias del plásmido", Journal of Bacteriology , vol. 174, n.° 12, junio de 1992, págs. 4110-4119
  12. ↑ CHRISTOPHER M. THOMAS, RICHARD MEYER,* Y DONALD R. HELINSKI: "Regiones del plásmido RK2 de amplio rango de hospedadores que son esenciales para la replicación y el mantenimiento", Journal of Bacteriology , vol. 172, n.° 7, julio de 1990, págs. 3859-3867
  13. ↑ Richard J. Meyer y Donald R. Helinski: "Replicación unidireccional del plásmido RK2 del grupo P", Biochimica et Biophysica Acta , 478 (1977), págs. 109-113
  14. ↑ Joe Pogliano, Thanh Quoc Ho, Zhenping Zhong y Donald R. Helinski: "Los plásmidos multicopia se agrupan y localizan en Escherichia coli ", PNAS , abril de 2001, vol. 98, número 8, págs. 4486-4491
  15. ↑ Kolatka K, Witosinska M, Pierechod M, Konieczny I.: "Las proteínas de partición bacteriana afectan la localización subcelular del plásmido RK2 de amplio rango de hospedadores", Plasmid , noviembre de 2010;64(3):119-34
  16. ↑ U Kües y U Stahl: "Replicación de plásmidos en bacterias gramnegativas", Microbiol Rev. 1989 diciembre; 53(4): 491–516
  17. ↑ Ferric C. Fang, RHD, Donald R. Helinski (1993). "Las mutaciones en el gen que codifica la proteína de iniciación de la replicación del plásmido RK2 producen un número elevado de copias de derivados de RK2 en Escherichia coli y bacterias distantemente relacionadas." 133(1): 1-8
  18. ↑ Janet Martha Blatny, Trygve Brautaset, Hanne C. Winther-Larsen, Ponniah Karunakaran, Svein Valla: "Vectores RK2 mejorados de amplio rango de hospedadores útiles para niveles de expresión génica regulados altos y bajos en bacterias gramnegativas", Plasmid Volumen 38, Número 1, julio de 1997, Páginas 35-51

Lecturas adicionales

  • Vectron Biosolutions: "El replicón RK2", http://vectronbiosolutions.com/info.php?id=14
  • Meyer, et al.: "Propiedades de vehículo molecular del plásmido RK2 de amplio rango de hospedadores", Science , diciembre de 1975: págs.  1226–1228. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1060178
  • Datos del genoma de la Universidad de Stanford: http://genome-www.stanford.edu/vectordb/vector_descrip/NOTCOMPL/RK2.SEQ.html
  • CM Thomas (editor): "Plásmidos promiscuos de bacterias gramnegativas", Academic Press, Londres, 1989.
  • CM Thomas y CA Smith: "Plásmidos del grupo de incompatibilidad P: genética, evolución y uso en manipulación genética", Annual Review of Microbiology , vol. 41: 77-101, octubre de 1987.
  • "Pansegrau et al.: "Secuencia completa de nucleótidos de los plásmidos IncPα de Birmingham: compilación y análisis comparativo", Journal of Molecular Biology , volumen 239, número 5, 23 de junio de 1994, páginas 623-663
  • Datos de secuencia depositados en el NCBI : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/508311?report=genbank&log$=nucltop&blast_rank=18&RID=CD93RUA001S
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