[생물 임용 노트]플라스미드와 세균의 유전자 전달 - 2) F plasmid와 접합

F 인자

F plasmid의 기능을 가지기 위한 요소를 포함한다.

F 인자

• 복제 조절 요소 : ori.v(복제 원점), inc, rep
• 전달이 시작되는 위치 - ori.T(전달 원점)
• 전달과 관련된 유전자군 - tra operon
• 염색체의 삽입, 절제 과정을 조절 - IS2, IS3

접합

Ledurberg & tatum 실험

Y₁₀ 균주 - thr^- leu^- thi^- bio⁺ phe⁺ Cys⁺
Y₂ 균주 - thr⁺ leu⁺ thi⁺ bio^- phe^- Cys^-
→ 두 균주를 섞어주자 최소 배지에서 야생형 균주가 자라기 시작함
"유전자의 전달과 재조합이 일어난다."

 

같은 균주를 필터를 가운데 놓고 U자관 양쪽에 첨가 시 재조합이 일어나지 않음
→ "세균의 유전자 재조합에 물리적 접촉이 필요하다."

F⁺ cell과 F^- cell

접합에서 유전자 전달은 F인자가 있는 F⁺ cell에서 F' cell로 일어나며, 유전자 전달 시 F인자가 전부 전달되면 F^- cell은 F⁺ cell로 전환된다.

• 과정 : F인자 DNA 중 한 가닥의 ori.T 부위가 끊어지면서 전달이 시작 → 끊어진 DNA의 한쪽 끝이 원형 DNA에서 분리되어 전달 시작 → 끊어진 DNA 분리와 동시에 복제가 시작되어 F⁺ cell이 새로운 가닥을 만듦 → 수용 세포로 전달된 DNA가 복제되어 이중가닥 형성

플라스미드 유전자 전달 과정

Hfr cell

Hfr cell

1. F plasmid가 숙주 염색체와 재조합된 상태
2. 재조합 과정에서 plasmid가 염색체에 통합되어 있음
3. 1/105 cell의 비율로 일어나면, 접합시 높은 재조합 빈도를 가짐

ori.T가 절단 후 이동시 숙주 염색체 DNA도 물리적으로 연속되어 이동이 가능하다. 교배 쌍이 안정되지 못해 100분 정도 걸리는 오랜 기간의 접합이 일어나지 못해, F 인자가 전부 전달되기 힘들다. 수용 세포에 전달된 DNA는 교차를 통해 염색체에 재조합된다(RecA 관여).

 

** F plasmid 삽입 : F plasmid는 세균 염색체에도 사본이 존재하는 특정 IS 서열이 존재하여 이러한 상동 서열의 재조합 결과 Hfr cell이 만들어진다.

F' cell

F 인자가 세균 염색체에서 떨어져 나올 때 일부 유전자를 더 가져와서 만들어진 세포이다. 세균 유전자를 F^- cell 에서 전달시킬 수 있다.

접합과 유전자 지도 작성

Hfr cell에 의한 유전자 전달 시 접합 시간에 따라 전달되는 유전자가 다르다. 또한 그 방향도 한 방향으로 이루어진다.
→ 이를 통해 유전자 지도 작성이 가능하다.

접합과 유전자 지도 작성 방법