质粒101:质粒不亲和性gydF4y2Ba

复制的问题gydF4y2Ba

具有相同复制子的质粒是不相容的，因为它们在细胞内竞争相同的复制控制机制。大多数质粒编码agydF4y2Ba涉及反义rna或iterons的负调控系统gydF4y2Ba的是，在细胞的拷贝数时抑制复制是高，但允许复制时在细胞中的拷贝数降得太低（Novcik，1987）。gydF4y2Ba

质粒上编码的反义rna要么通过抑制复制机制蛋白的翻译间接抑制复制，要么通过直接抑制复制gydF4y2Ba结合复制起点和阻止复制机器gydF4y2Ba（德尔太阳能，1998）。由于质粒增加的拷贝数，增加了这些反义RNA的量抑制质粒复制。gydF4y2Ba

图1：复制问题。gydF4y2Ba

Iterons是复制起始处的重复序列，在包含它们的质粒中复制时需要Iterons (del Solar et al.， 1998)。有两种基于iteron的质粒复制控制模型，它们不一定相互排斥。在第一种方法中，复制启动因子RepA绑定到iteron以启动复制。然而，在含有iteron的质粒中，RepA也可以与自己的启动子结合，抑制自己的转录。随着拷贝数的增加，RepA转录受到抑制，复制下调。在第二个模型中，被称为“手铐”模型，两个分离的质粒的iterons结合到同一个RepA分子，形成一个“手铐”结构，当质粒拷贝数高时，物理上阻止复制机制(del Solar et al.， 1998)。gydF4y2Ba

在兼容质粒的情况下，不同的负调控系统利用独特的复制机制控制每个质粒的质粒复制。然而，当质粒具有相同的复制来源时，负调控系统无法区分不同的质粒。两个质粒在细胞中负调控系统元件的浓度被人为地提高了，所以每个质粒“认为”它有比实际更高的拷贝数，两个质粒都没有被维持(图1)。gydF4y2Ba

分割问题gydF4y2Ba

质粒不兼容，也会发生因gydF4y2Ba质粒的分区gydF4y2Ba(舒马赫,2012)。这个概念比简单地竞争复制控制因素要复杂一些，而且往往更需要关注gydF4y2Ba低拷贝质粒gydF4y2Ba，尽管在高拷贝质粒中确实存在分割问题(Diaz et al.， 2015)。质粒包含一个在细胞分裂期间将自己分裂到每个子细胞的系统。他们并不是简单地依靠机遇(或随机扩散)来实现这一目标。gydF4y2Ba

在细菌中，质粒分配系统有几种不同的版本，但通常它由质粒上的一个着丝粒样区域、一个着丝粒样区域结合蛋白(CBP)和一个分区NTPase组成(Schumacher, 2012)。在细胞分裂过程中，CBPs结合到每个质粒上的着丝粒样区域并将质粒配对(类似于真核细胞中的姐妹染色单体结合)。分区NTPase被招募并“行走”每个质粒到一个单独的子细胞。当质粒兼容时，不同的CBPs与每个质粒类型结合，不同的NTPases将质粒对分离成新的子细胞。gydF4y2Ba

高拷贝质粒，不相容性由于分区类似于不相容由于具有相同的复制机制。高拷贝质粒具有相同的着丝粒像一样的CBP区域竞争，NTPase结合正确划分质粒每个子细胞。当没有足够的CBP和NTPase绕过去，质粒被随机定位，从而导致质粒损失（Diaz等人，2015）。gydF4y2Ba

图2:分区问题。gydF4y2Ba

对于低拷贝质粒，质粒不兼容的主要理论是由于gydF4y2Ba识别问题gydF4y2Ba: the CBPs in the cell can’t tell the difference between plasmids if they have the same centromere-like region, and the NTPases end up “walking” the same plasmids to one daughter cell, instead of partitioning each type of plasmid into a separate daughter cells (Figure 2) (Ebersbach et al., 2005). However, more recent studies suggest that the late replication that occurs for some types low copy plasmids during cell division simply does not allow for enough time for correct partitioning to occur (Diaz et al., 2015).

还值得一提的是，质粒可以是对称不相容的，这意味着两种质粒被从细胞中丢失以相同的概率，或不对称的，其中一个质粒从细胞以更高的速率比所述共同驻留质粒丢失。发生原因有几个不对称质粒损失，包括中的另一个质粒阻断复制和一个质粒outcompeting用于复制或分区机械（诺维克，1987）的其他质粒。在一个质粒outcompetes另一方面，通常是较小的，更高的拷贝质粒的情况下可以更有效地滴定复制或划分机械从较大的，低拷贝质粒和越大，低拷贝质粒远更容易丢失随时间。gydF4y2Ba

是质粒不相容影响到我的克隆项目？gydF4y2Ba

如果你想在同一个细菌细胞内克隆两个质粒，请考虑质粒不相容是否会影响你的计划。这种情况可能会出现在微生物学家身上，因为将两个质粒克隆到一个细菌中并不罕见，或者可能是合成生物学家想要开发一种基于质粒的工具，以便与其他质粒一起使用。gydF4y2Ba

你怎么知道你的质粒是否不相容?科学家们基于复制和分割系统的相似性开发了一个细菌不相容组系统，其中属于同一组的质粒是不相容的。目前,有gydF4y2Ba27个不相容(Inc)组在gydF4y2Ba肠杆菌科gydF4y2Ba家庭gydF4y2Ba随着我们获得更多关于质粒的基因组数据，这一研究正在扩大(Shintani et al.， 2015)。现在，生物信息学工具帮助研究人员确定基于序列数据的质粒的兼容性。然而，如果这些不提供清晰度，湿实验室gydF4y2Ba转换实验gydF4y2Ba最终将通知您的质粒是否兼容与否。gydF4y2Ba

利用质粒不兼容治疗优势gydF4y2Ba

虽然看起来质粒不相容可能会阻碍你获得细菌克隆的荣耀，但科学家已经应用这些概念来处理微生物世界中更险恶的质粒。(想知道更多关于这些质粒类型的信息吗?阅读我们的gydF4y2Ba质粒101:环境质粒gydF4y2Ba博客)。科学家们设计了小的、高复制不相容的质粒，导致通常大的、低复制的毒性质粒的不对称质粒丢失。这种策略已经成功地取代或“治愈”了来自细菌病原体的毒性质粒gydF4y2Ba鼠疫杆菌gydF4y2Ba，gydF4y2Ba根癌土壤杆菌gydF4y2Ba， 和gydF4y2Ba炭疽杆菌gydF4y2Ba(Lui等，2012,Ni等，2008,Uraji等，2002)。科学家们开始使用质粒不相容来对抗抗菌素耐药性。利用部分基于质粒与耐抗生素质粒不相容的新质粒，科学家们已经gydF4y2Ba开除抗生素抗性质粒gydF4y2Ba从gydF4y2Ba肠杆菌科gydF4y2Ba鼠标肠道内家族成员（Kamruzzaman等人，2017）。gydF4y2Ba

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参考文献gydF4y2Ba

德尔太阳能G，亚哥希拉尔R，Ruiz的-蔡浩伟MJ，埃斯皮诺萨男，迪亚兹-Orejas R（1998）复制和圆形细菌质粒的控制。微生物学和分子生物学评论62（2）：434-464。PUBMED结论：gydF4y2Ba9618448gydF4y2Ba

Diaz R, Rech J, Bouet J- y(2015)成像着丝粒不相容:低拷贝数质粒介导的不相容机制的深入研究。质粒80:54 - 62。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1016/j.plasmid.2015.03.007gydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba25889267gydF4y2Ba

Ebersbach G, Sherratt DJ, Gerdes K(2005)由纯质粒簇的随机分类引起的分区相关不兼容性。分子微生物学56:1430-1440。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2005.04643.xgydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba15916596gydF4y2Ba

Kamruzzaman男，正马S，托马斯CM，鹧鸪SR，艾尔德尔JR（2017）用于固化抗生素抗性质粒质粒干扰gydF4y2Ba在活的有机体内gydF4y2Ba．PLOS ONE 12:e0172913。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1371/journal.pone.0172913gydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba28245276gydF4y2Ba

Liu X, Wang D, Wang H, Feng E, Zhu L, Wang H (2012) pXO1质粒的固化gydF4y2Ba炭疽杆菌gydF4y2Ba使用质粒不兼容。公共科学图书馆·ONE 7：e29875。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1371/journal.pone.0029875gydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba22253811gydF4y2Ba

倪波，杜震，郭震，张勇，杨锐(2008)四种不同质粒的固化gydF4y2Ba鼠疫杆菌gydF4y2Ba利用质粒不相容。应用微生物学通讯47:235-240。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1111/j.1472-765x.2008.02426.xgydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba19241516gydF4y2Ba

诺维克RP（1987）质粒的不相容性。微生物学评价。1987; 51（4）：381-395。PUBMED结论：gydF4y2Ba3325793gydF4y2Ba

舒马赫(2012)细菌质粒分割机制:生存的最低限度方法。结构生物学最新观点22:72-79。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1016/j.sbi.2011.11.001gydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba22153351gydF4y2Ba

(2015)微生物质粒基因组学:基于复制转移系统和宿主分类学的分类与鉴定。微生物学前沿6。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00242gydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba25873913gydF4y2Ba

Uraji男，铃木K，吉田K（2002年），使用植物病原的Ti质粒中的不相容性的新型质粒固化方法gydF4y2Ba根癌土壤杆菌gydF4y2Ba．基因与遗传系统77:1-9。gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1266/ggs.77.1gydF4y2BaPUBMED结论：gydF4y2Ba12036099gydF4y2Ba