Еписома: видове и техните характеристики

Епизома, в областта на генетиката, е ДНК молекула, която е способна да се реплицира автономно в цитоплазмата на клетката гостоприемник и която физически се интегрира в хромозомата на гостоприемника, също се възпроизвежда като единична молекула (до които наричаме коинтеградо).

Следователно епизома може да се тълкува като начин на съвместно съществуване, а не като вид репликон. В действителност, за някои автори, транспозони и последователности на вмъкване могат да се разглеждат като епизоми, тъй като те са ефективно пренасяни върху хромозомата на клетката гостоприемник, въпреки че те никога не са имали независимо и автономно съществуване в цитоплазмата.

В еукариотните клетки, напротив, епизомата се отнася по-скоро до вирусни репликони, които съжителстват като плазмиди в инфектирани клетки, отколкото с вируси, които могат да бъдат интегрирани в генома на клетката гостоприемник.

Това не е единственият случай, при който една и съща дума означава различни неща в еукариотите и прокариотите (например термина трансформация). Епизомите имат богата история в развитието на съвременната генетика, тъй като са спомогнали за разкриването на интересни явления, свързани с наследството.

Епизоми, които са бактериофаги

Един от класическите примери за епизоми е бактериофагът ламбда в бактерията гостоприемник, най-известната от които е Escherichia coli. Бактериофаг (съкратен фаг) е вирус, който заразява бактериите.

При условия, които водят до инфекция на бактерията от фага, вирусният геном, въведен в цитоплазмата като линейна молекула, може да бъде циркулиран и чрез специфични събития на мястото на рекомбинация, той може да бъде интегриран в хромозомата на бактерията гостоприемник.

В генома на фага има къса последователност от нуклеотиди (attλ), която е перфектно комплементарна на мястото на свързване (att achment) в кръговата хромозома на бактерията (attB).

Рекомбинационното събитие между тези две места води до образуване на коинтеграция между две кръгове, които водят до по-голям кръг. Когато хромозомата на бактерията се репликира, следователно, геномът на вируса се реплицира (в епизомово състояние).

Това може да се случи за безкрайни поколения - освен ако индуктивното събитие не води до изрязване на вирусния геном и последващо навлизане в автономния репликативен цикъл на вируса, който завършва с лизис на бактериите, за да освободи новите вириони.

Епизоми, които са плазмиди

Друг от най-известните примери за епизоми е този на фактора на фертилност, или плазмид F. Понякога, в зависимост от нуклеотидната конституция на бактерията гостоприемник (например, Е. coli), кръговият плазмид се рекомбинира с хомоложни места, присъстващи в хромозомата на бактериите, предизвикващи коинтеграция.

Това означава, че плазмидът може да се репликира в нисък брой копия в цитоплазмата на бактериите, или ако е интегриран, репликира се като цяло в брой копия, съответстващи на тези на бактериите без F (обикновено един).

В своето състояние като епизома, F дава на бактерията способност да произвежда голям брой рекомбинанти след процеса на конюгиране.

F + бактерия (тоест, притежаваща самостоятелен F плазмид), която претърпява вмъкването на този елемент, се казва, че е Hfr (за висока честота на рекомбинация, за нейния акроним на английски), тъй като при събитие от конюгация е теоретично е в състояние да "изтегли" бактерията на цялата бактериална хромозома до F- (т.е. липсващ фактор на фертилност или плазмид F).

Най-общо, последователностите, които осигуряват хомоложността (и следователно, сходството и комплементарността) между F плазмида и бактериалната хромозома, за да проверят рекомбинационния процес на специфичното място, което води до коинтеграция, са инсерционни последователности.

Епизоми в еукариотни клетки

По исторически причини, терминът епизома (над + тялото) винаги е бил свързан с термина на плазмида, който първоначално произлиза от света на екстрахромозомните елементи в прокариотите.

Чрез намирането на подобни елементи при еукариотите, използването на същите е прието да се обозначат молекули на вирусни геноми, способни да автореплицират в този тип инфектирани клетки със свойства, подобни на тези на плазмидите в прокариотите.

Тоест, в еукариотни клетки, заразени с вируси, в някои случаи можем да открием, че като част от техния цикъл на репликация, вирусът съжителства в клетката като кръгова ДНК молекула, подобна на тези други репликони, описани например в бактерии.

Най-известните вируси, които могат да съществуват едновременно като кръгови ДНК молекули с автономна репликация (от хромозома на гостоприемника), принадлежат към семействата Herpesviridae, Adenoviridae и Polyomaviridae.

Нито един от тях, обаче, не е интегриран в генома на гостоприемника, поради което те могат да се считат за репликирани като плазмиди и не отговарят на присъщото качество, което характеризира епизома: интегрира се в генома на гостоприемника.

Въпреки че е предложено премахването на термина, може би това не прави нищо друго освен да добави объркване към въпрос, който вече е доста сложен сам по себе си.

заключения

Накратко, можем да кажем, че епизома, етимологично казано, е генетичен елемент на автономна репликация, който може да съществува едновременно в клетката като свободна ДНК молекула или физически интегриран с тази на гостоприемника.

От гледна точка на генетиката, обаче, епизома е плазмид или вирус, които могат да бъдат интегрирани в генома на прокариоти, или да бъдат един от видовете плазмиди, които еукариотната клетка може да приюти.

Интересно е, че вирусите, които могат да бъдат вмъкнати в генома на еукариотния гостоприемник (ретровирус), не се считат за епизоми.