Name: Franziska Schäfer, 2014
Konjugation
Unter der Konjugation versteht man den einseitig gerichteten Gentransfer zwischen einer F+-Spenderzelle und einer F- -Empfängerzelle bei Bakterien.
Bakterien, die den Fertilitätsfaktor F auf dem sogenannten F-Plasmid tragen, sind F+-Spenderzellen und besitzen fadenförmige Fortsätze, die Sexpili (oder auch F-Pili genannt). F--Empfängerzellen besitzen keinen F-Plasmid und somit auch keinen Fertilitätsfaktor, also auch keine F-Pili.
Die Spenderzellen bilden nun zu den F--Empfängerzellen eine Plasmabrücke, die aus einem F-Pili hervorgeht. Über diese Plasmabrücke wird der F-Plasmid einstrangig von der Spender- auf die Empfängerzelle übertragen. Nach Abreißen der Plasmabrücke enthält jede Bakterienzelle einen einstrangigen F-Plasmid, der noch zum Doppelstrang ergänzt werden muss. Beide Bakterien sind jetzt F+-Spenderzellen, denn beide enthalten den F-Faktor auf dem F-Plasmid. Die neu entstandene F+-Zelle wird Transkonjugant genannt.
Konjugation mit Hfr-Zellen
Bei einer speziellen Form der Konjugation können auch chromosomale Gene von Bakterium zu Bakterium übertragen werden. Hierfür ist es notwendig, dass der F-Faktor in das Bakterienchromosom eingebaut wurde. Zellen, die den F-Faktor im Chromosom mit eingebaut haben, nennt man Hfr-Zellen (für High frequency of recombination). F+-Zellen können sich in Hfr-Zellen umwandeln und umgekehrt, indem der F-Faktor in der Bakterienchromosom eingebaut wird oder aus diesem herausgeschnitten und zum Plasmid wird. Bei Kontakt zu einer F--Empfängerzelle bildet sich zwischen Hfr- und F--Zelle eine Plasmabrücke und ein DNA-Strang des Bakterienchromosoms der Hfr-Zelle öffnet sich genau in der Mitte des Gens, das für den F-Faktor codiert. Über die Plasmabrücke wird dieser DNA-Strang in die Empfängerzelle einstrangig übertragen. Schon während diesem Vorgang werden übertragene und zurückbleibende DNA zu Doppelsträngen ergänzt.
In der F--Empfängerzelle liegt jetzt neben ihrem eigenen Chromosom auch ein doppelstrangiges DNA-Fragment der Spenderzelle vor, wobei einige Abschnitte der beiden DNA-Stücke homolog sind. Bei nicht homologen Abschnitten kann es zu einer Rekombination kommen, wenn die Abschnitte zwischen Spender-DNA und zelleigener DNA ausgetauscht werden. die F--Zelle hat also jetzt eigenes Erbmaterial und neu eingebautes aus der Hfr-Zelle in ihrem Chromosom. Man nennt sie nun auch rekombinante F--Zelle. Übertragenes unbrauchbares und überschüssiges Erbmaterial der Hfr-Zelle wird in der F--Zelle nach einiger Zeit wieder abgebaut.
Die F--Empfängerzelle wird bei diesem Vorgang jedoch selbst nicht zu einer F+-Zelle oder einer Hfr-Zelle, da die Plasmabrücke oft noch während dem Übertragen der DNA abreißt und somit immer nur ein Fragment der ganzen DNA in die Empfängerzelle übertragen wird. Weil der F-Faktor bei der Genübertragung in der Mitte geteilt wurde, ist er unvollständig und dadurch unbrauchbar. Er wird nicht in die DNA der F--Zelle übertragen.
Für die Gentechnik ist es wichtig zu wissen, dass die Gene, die dem eingebauten F-Faktorgen benachbart liegen, häufiger durch diese Methode übertragen werden als jene Gene, die weit vom F-Faktorgen weg liegen. Das liegt daran, dass Erstere die Plasmabrücke auch zuerst passieren. Die Wahrscheinlichkeit, dass diese Gene in die Empfängerzelle übertragen werden, bevor die Plasmabrücke reißt, ist dadurch viel höher als bei Genen, die erst sehr spät übertragen werden.
