Эписомы

Эписомы (от греч. ἐπί — «на», «над» и σῶμα — «тело») — это генетические элементы, способные существовать в бактериальной клетке в двух состояниях: либо автономно (как кольцевая молекула ДНК в цитоплазме), либо будучи встроенными в основную бактериальную хромосому.

Термин был предложен французскими учёными Франсуа Жакобом и Эли Вольманом в 1958 году для описания таких «двойственных» элементов.

Механизм интеграции и исключения

  • Интеграция (встраивание эписомы в хромосому) происходит путём сайт-специфической рекомбинации — обмена участками ДНК между гомологичными последовательностями эписомы и бактериальной хромосомы.
  • Исключение (выход из хромосомы) также осуществляется за счёт рекомбинации. Иногда этот процесс происходит с ошибками, и в состав исключённой эписомы могут попасть соседние бактериальные гены.

Классические примеры

  1. F-плазмида (фактор фертильности) у кишечной палочки (Escherichia coli). Может встраиваться в бактериальную хромосому более чем в 20 различных участках, превращая клетку-хозяина в высокочастотного донора генетического материала (Hfr-штамм).
  2. Бактериофаг лямбда (Enterobacteria phage λ). Интегрируется в строго определённый участок хромосомы E. coli и переходит в состояние профага, реплицируясь вместе с геномом бактерии.

Современный контекст

Поздние исследования показали, что граница между эписомами и другими внехромосомными элементами — плазмидами — оказалась размытой. Некоторые бактериальные эписомы, перенесённые в клетки других видов, теряют способность к интеграции и ведут себя как обычные плазмиды, и наоборот. Поэтому в современной молекулярной биологии для всех кольцевых внехромосомных элементов наследственности у прокариот чаще используется общий термин «плазмиды».

Тем не менее, изучение эписом, в первую очередь бактериофага лямбда, сыграло ключевую роль в понимании механизмов генетической рекомбинации, регуляции генов и заложило основы генной инженерии. Эписомы, несущие бактериальные гены (например, F'-плазмиды или фаг λ-dg), долгое время были важнейшим инструментом для генетического анализа и составления карт бактериальных хромосом.