Replicazione plasmidica
La caratteristica più importante dei plasmidi, quella di essere dei “repliconi”, cioè
molecole capaci di replicazione autonoma, è conferita loro dalla presenza di una
origine di replicazione, chiamata ori (nel caso dei plasmidi oriV, per “ori vector”)
I plasmidi si replicano per replicazione (uni o bi-direzionale) o per circolo rotante
Richiedono proteine plasmidiche e/o dell’ospite batterico
Funzioni dell’origine di replicazione
Oltre ad essere essenziale per la replicazione, l’origine di replicazione controlla:
• Il numero di copie
• La specificità d’ospite
• I gruppi di incompatibilità
Numero di copie e modalità di replicazione
I plasmidi si replicano con due modalità diverse. Alcuni, generalmente quelli di grandi
dimensioni, si replicano in maniera coordinata con la replicazione del cromosoma batterico
e si di dicono sottoposti a controllo stringente. In genere sono presenti in una o poche
copie per batterio.
Altri, in genere di piccole dimensioni, si replicano in maniera indipendente dalla
replicazione batterica e si dicono sottoposti a controllo rilassato. Sono presenti in molte
copie - fino a 1000 - per batterio.
Plasmidi
ori
numero di copie
pBR322 e derivati
PMB1
15-20
pUC e derivati
ColE1
500-700
pACYC e derivati
p15A
10-12
pSC101 e derivati
pSC10
1 -5
Controllo del numero di copie
I plasmidi possono controllare il numero di copie regolando l’inizio della replicazione
plasmidica
L’inizio della replicazione può essere controllata regolando:
• La disponibilità del primer necessario a innescare la replicazione del DNA plasmidico
• La disponibilità di proteine essenziali alla replicazione
• La funzionalità di proteine essenziali alla replicazione
Rnasi H
RNA II
ori
rop
RNA I
La replicazione plasmidica inizia dalla ori ed è innescata da un primer a RNA (RNA II),
trascritto da un promotore situato 550 bp a monte della ori. Gli ibridi DNA:RNA formati dal
filamento di DNA e dall’RNA II nascente, costituiscono un substrato per la Rnasi H che taglia
l’ibrido e fornisce l’OH al 3' per la replicazione del DNA.
La maturazione dell’RNA II è controllata dall’RNA I, trascritto sul filamento opposto della
stessa regione di DNA e, quindi, complementare all’RNA II. L’appaiamente tra l’RNA II e
l’RNA I compete con l’appaiamento tra l’RNA II e il filamento stampo, riducendo la
frequenza di inizio della replicazione. Il prodotto d’espressione del gene rop, inoltre,
stabilizza il complesso RNA I:RNA II, riducendo ulteriormente la frequenza di inizio.
Rnasi H
RNA II
ori
rop
RNA I
Il numero di copie dei plasmidi, quindi, è diminuito da mutazioni che destabilizzano il
legame tra il filamento stampo e l’RNA II o da mutazioni che stabilizzano il complesso RNA I
: RNA II e, all’inverso è diminuito da mutazioni che stabilizzano il legame RNA I:RNA II e
aumentato da mutazioni che destabilizzano il legame tta il filamento stampo e l’RNA II.
Analogamente mutazioni che aumentano la disponibilità della proteina Rop o dell’RNA I o
che diminuiscono l’abbondanza di RNA II diminuiscono il numero di copie, mentre
mutazioni che aumentano l’abbondanza di RNA II e diminuiscono quella di RNA I e/o Rop,
aumentano il numero di copie.
