F因子

更新时间:2023-05-25 19:55

供体菌细胞中含有一种致育因子,称为F因子,其在细菌的接合中起重要作用。它可以自主状态存在于细胞质中,或整合到细菌的染色体上。F因子若游离于胞质中则为 F+ ,它和 F-进行结合杂交,结果是供、受体各含一个F因子均成为F+ ;F因子若结合在供体染色体基因中,则称做高频重组菌株Hfr

定义

供体菌细胞中含有一种致育因子,称为F因子。

化学本质

质粒 (小型环状DNA)

意义

在细菌细胞间进行转移并传递遗传物质;在细菌的接合中起着重要作用。

F因子的发现

细菌的接合最早在大肠杆菌中发现,以后在其他菌中也观察到,主要见于革兰氏阴性菌。在电镜下可观察到细菌间借伸长的性菌毛进行接合。细菌能否在接合中作为基因传递供体取决于致育因子(Fertility factor)又称F因子。这是最早发现的一种质粒。F因子编码在细菌表面产生性菌毛。F因子的特性为可以促进供体菌向受体菌传递染色体DNA质粒。F因子决定编码的性菌毛可在供体与受体菌间形成交通通连接结构,从而可使两个杂交细菌间形成胞浆内连接桥。F因子可以游离存在于胞浆内,也可与细菌染色体整合。如果F因子游离存在于胞浆内,接合时仅F因子DNA可通过胞浆的连接桥进入受体菌。然而F因子转移的特点为,从一个起始点开始,仅有一条DNA链进入受体菌,以后供体、受体菌分别以一条DNA链为模板,以滚环式复制另一条互补链,形成完整的双链F因子。这一特性使F因子与其他能通过接合传递的细菌质粒一样,在细菌群体中传播,类似引起传染,即原来的F+菌仍为F+,而F-受体菌可变成F+菌。

另外,F’因子实际上就是携带有外源染色体基因的F因子,F’和F-的杂交与F+和F-杂交的不同处是供体的部分染色体基因随F’一起转入受体细胞,并且不需要整合就可表达,实际上是形成一种部分二倍体,此时的受体细胞也就变成了F’。

1957年拍到了第一张接合照片。当时对F因子知道得并不透彻,也不知道重组体是怎样产生的,但从各种实验的结果推论出以下结论:(1)有F因子的细菌称为F+,细菌增殖时可把F因子传递给后代;(2)没有F因子的细菌称为F-,F+细菌经吖啶橙处理而丢失,成为F-。F因子一经丢失,细胞中便不再出现;(3)F+可以和F-杂交,而不能和F+杂交;(4)F+×F-的杂交后代皆为F+,而且可以10-7频率获得重组体后代。

F因子介导的接合也和滚环复制有关。其转移区(transferregion)长33Kb。此是接合所需要的。这一段含有40个基因和DNA转移有关(整个基因组约有60个基因)。这些基因叫tra,它们主要的部分作为一个32Kb的转录单位(traY-1)协同表达。traM和traJ分开表达。traJ是调节traM和traY-1两者的打开,在另一条链上的finP是一个调节子,产生一个小分子反义RNA,关闭traJ。它的激活需要另一些基因finO的表达。转录单位中的某些基因直接和DNA的转移有关,但大多和细胞的特点有关。

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