پلاسمید: تفاوت میان نسخه‌ها

[[پرونده:plasmid (english).svg|220px|بندانگشتی|چپ|تصویر یک باکتری و پلاسمیدپلازمید در داخل آن.]]

'''پلازمید''' {{به انگلیسی|plasmid}}، مولکول DNA کوچکی‌است که بطور مجزا از [[کروموزوم]] در [[یاخته]] وجود دارد. [[همانند سازی]] پلاسمیدهاپلازمیدها در [[سیتوپلاسم]] و بطور مستقل از [[کروموزوم|ژنوفور]] انجام می‌گیرد. پلاسمیدها معمولاً به شکل یک مولکول [[DNA]] دورشته‌ای حلقوی هستند (هرچند گونه‌های خطی پلاسمیدپلازمید نیز وجود دارند). هر پلاسمید دارای یک محل آغاز همانندسازی (ori) است که همانندسازی پلاسمیدپلازمید از آن نقطه شروع می‌شود.

پلاسمیدهاپلازمیدها در بسیاری از [[باکتری]]‌ها، آرکئا (آرکی باکترها)، برخی قارچ ها م[[مخمر]] و [[گیاهان]] بطور طبیعی دیده می‌شوند اما می‌توان آن‌ها را به شکل مصنوعی [[تراریختی]] (ترانسفورماسیون) به [[یاخته|سلول‌های]] جانوری نیز وارد کرد. در طبیعت، پلاسمیدهاپلازمیدها می‌توانند موجب بهتر زنده‌ماندن ارگانیسم‌ها شوند بطور مثال آن‌ها می‌توانند حامل ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی باشند. پلاسمیدهاپلازمیدها از طریق [[انتقال افقی ژن]]‌ها{{به انگلیسی|horizontal gene transfer}} از یک باکتری به باکتری دیگر انتقال پیدا می‌کنند. پلاسمیدهاپلازمیدها معمولاً به شکل یک مولکول [[DNA]] دورشته‌ای حلقوی هستند (هرچند گونه‌های خطی پلاسمیدپلازمید نیز وجود دارد).

اندازهٔ پلاسمیدهاپلازمیدها از ۱ تا ۱۰۰۰ کیلو [[جفت باز]] متغیر است. از یک تا هزاران پلاسمیدپلازمید می‌تواند در یک سلول وجود داشته باشد. پلاسمیدهاپلازمیدها بیشتر اوقات از طریق [[هم‌یوغی باکتریایی|کانژوگاسیون]] (یکی از مکانیسم‌های انتقال افقی ژن‌ها) از یک ارگانیسم به ارگانیسم دیگر منتقل می‌شوند.

واژهٔ پلاسمید،پلازمید، اولین بار توسط زیست‌شناس آمریکایی [[جاشوآ لدربرگ]] {{به انگلیسی|Joshua Lederberg}} در سال ۱۹۵۲ بکار گرفته شد.

[[پرونده:PLASMID.JPG|چپ|180px|بندانگشتی|اجزای تشکیل دهنده پلاسمیدپلازمید]]

وکتورها، پلاسمیدهاییپلازمیدهایی هستند که در مهندسی ژنتیک از آن‌ها استفاده می‌شود. از پلاسمیدهاپلازمیدها در مهندسی ژنتیک برای تکثیر یا بیان ژن یا ژن‌های خاصی استفاده می‌شود. برای این کار، ژن مورد نظر را وارد پلاسمیدپلازمید می‌کنند. این نوع از پلاسمیدهاپلازمیدها بطور معمول دارای یک ژن مقاومت آنتی‌بیوتیکی (برای غربالگری) و یک جایگاه کلونینگ چندگانه {{به انگلیسی|multiple cloning site}} یا polylinker است. جایگاه کلونینگ چندگانه، قطعه کوچکی از پلاسمیدپلازمید است که دارای چند جایگاه برش برای آنزیم‌های محدودالاثر مختلف {{به انگلیسی| restriction enzymes}} است. این کار سبب می‌شود که قطعه یا ژن دلخواه به راحتی وارد پلاسمیدپلازمید شود. در مرحله بعد، پلاسمیدپلازمید از طریق ترانسفورماسیون وارد باکتری می‌شود. سپس باکتری در معرض یک آنتی‌بیوتیک خاص قرار می‌گیرد. باکتری‌هایی که پلاسمیدپلازمید مورد نظر را داشته باشند، زنده می‌مانند زیرا ژن مقاومت آنتی‌بیوتیکی را بر روی پلاسمیدپلازمید مورد نظر حمل می‌کنند اما باکتری‌هایی که پلاسمیدپلازمید را نداشته باشند، می‌میرند. با استفاده از این روش (غربالگری با آنتی‌بیوتیک) می‌توان باکتری‌های دارای پلاسمیدپلازمید را جدا ساخت و آن‌ها را به میزان زیاد تکثیر داد. سپس پلاسمیدهاپلازمیدها را به میزان زیاد از آن‌ها جدا ساخت.

ظرفیت پذیرش قطعات DNA در پلاسمیدهاپلازمیدها بین ۱ تا ۱۰ کیلو جفت باز است. برای کلون کردن قطعات یا ژن‌های بزرگتر بایستی از فاژ لامبدا، کاسمیدها {{به انگلیسی| cosmids}}، کروموزوم‌های مصنوعی باکتریایی {{به انگلیسی| bacterial artificial chromosomes}} یا کروموزوم‌های مصنوعی مخمری {{به انگلیسی| yeast artificial chromosomes}} استفاده کرد.

دانشمندان از دیرباز با استفاده از پلاسمیدها،پلازمیدها، سلول‌های بنیادی جنینی موش‌ها را تغییر می‌دادند تا بیماری‌های ژنتیکی را مدل‌سازی کنند. البته این امر با محدودیت‌هایی روبرو بود که کاربرد گسترده‌تر آن در انسان را با چالش روبرو می‌ساخت. با این حال، پیشرفت در زمینه تکنیک‌های نوترکیبی در ویروس‌های مرتبط با آدنو {{به انگلیسی| Adeno-associated virus}} و نوکلئازهای انگشت روی {{به انگلیسی| Zinc finger nucleases}} در ایجاد مدل‌های بیماری‌های ژنتیکی انسانی بسیار مؤثر بوده‌اند.

موفقیت ژن درمانی بستگی به داخل‌سازی ژن دلخواه به درون کروموزوم انسان بدون ایجاد آسیب به سلول، ایجاد جهش‌های سرطان زا یا پاسخ ایمنی داشته‌است. استفاده از وکتورهای پلاسمیدی،پلازمیدی، یکی از روش‌های ژن درمانی است. استفاده از نوکلئازهای انگشت روی {{به انگلیسی| Zinc finger nucleases}} موجب نوترکیبی هومولوگ در جایگاه خاصی از کروموزوم می‌شود. از این طریق می‌توان ژن دلخواه را وارد سلول‌های انسانی کرد.

[[پرونده:Plasmid em-nl.jpg|بندانگشتی|تصویر میکروسکوپ الکترونی از پلاسمیدپلازمید]]

یکی از روش‌های طبقه‌بندی پلاسمیدهاپلازمیدها بر اساس انتقال آن‌ها به دیگر باکتری‌هاست. پلاسمیدهایپلازمیدهای هم یوغی {{به انگلیسی| Conjugative plasmids}} دارای ژن‌های tra می‌باشند که در فرایند هم یوغی (کانژوگاسیون) نقش دارد. در هم یوغی، پلاسمیدپلازمید از یک باکتری به باکتری دیگر منتقل می‌شود. پلاسمیدهایپلازمیدهای غیر هم یوغی توانایی آغاز هم یوغی در باکتری‌ها را ندارند اما می‌توانند با کمک پلاسمیدهایپلازمیدهای هم یوغی منتقل شوند.

انواع مختلفی از پلاسمیدهاپلازمیدها ممکن است در یک سلول وجود داشته باشد. با این حال، پلاسمیدهایپلازمیدهای مشابه یا هم خانواده اغلب اوقات ناسازگار {{به انگلیسی| incompatible}} هستند به‌طوری‌که فقط یکی از آن‌ها در سلول باقی خواهد ماند. این امر به دلیل تنظیم عملکردهای حیاتی آن‌ها اتفاق می‌افتد. پس بنابراین می‌توان پلاسمیدهاپلازمیدها را در گروه‌های ناسازگاری مختلف طبقه‌بندی کرد.

روش دیگر طبقه‌بندی پلاسمیدهاپلازمیدها بر اساس عملکرد آن هاست:

* پلاسمیدهایپلازمیدهای F یا پلاسمیدهای باروری {{به انگلیسی| Fertility}} که دارای ژن‌های tra هستند. آن‌ها موجب بیان پیلی جنسی و هم یوغی در باکتری‌ها می‌شوند.

* پلاسمیدهایپلازمیدهای R یا پلاسمیدهای مقاومت که ژن‌های مقاومت نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها یا ژن‌های توکسین‌ها (سموم) را حمل می‌کنند.

* پلاسمیدهایپلازمیدهای Col که ژن‌های کدکننده باکتریوسین‌ها را حمل می‌کنند. باکتریوسین‌ها، پروتئین‌هایی هستند که می‌توانند سایر باکتری‌ها را از بین ببرند.

* پلاسمیدهایپلازمیدهای تجزیه‌کننده {{به انگلیسی| Degradative plasmids}} که این توانایی را به باکتری می‌دهند تا ترکیبات غیرمعمول را تجزیه کنند مانند تولوئن و اسید سالیسیلیک.

* پلاسمیدهایپلازمیدهای بیماریزایی {{به انگلیسی| Virulence plasmids}} که موجب تبدیل یک باکتری غیر بیماریزا به یک باکتری بیماریزا (پاتوژن) می‌شوند.

== تفاوت پلاسمیدپلازمید با کروموزوم ==

پلاسمیدها،پلازمیدها، عناصری ژنتیکی هستند که ضرورتی چندانی برای سلول ندارند و تنها برخی ویژگی‌ها را به باکتری‌ها می‌دهند که به بقای آن‌ها کمک می‌کند. در صورتی‌که پلاسمیدهایپلازمیدهای [[سلول]] حذف شوند، [[سلول]] می‌تواند به زندگی خود ادامه دهد. همچنین [[همانند سازی]] پلاسمیدهاپلازمیدها ارتباطی با [[چرخه سلولی]] و [[تقسیم سلولی]] ندارد. آن‌ها می‌توانند مستقل از [[چرخه سلولی]] به تعداد نامحدود (تعداد را نیاز سلول و شرایط محیطی تعیین می‌کند) تکثیر شوند. در هر سلول ممکن است چندین پلاسمیدپلازمید مشابه وجود داشته باشد. با این وجود، کروموزوم‌ها بسیار برای [[سلول]] حیاتی هستند و درصورت حذف هر یک از کروموزوم‌ها، [[سلول]] خواهد مرد. تعداد دقیق کروموزوم‌ها، بسیار برای تعادل ژنتیکی [[سلول]] ضروری است. حتی اگر یکی از کروموزوم‌های همولوگ حذف شوند، این تعادل بهم خواهد خورد. همانندسازی کروموزوم‌ها دقیقاً منطبق با [[چرخه سلولی]] است و در هر چرخه سلولی فقط یک بار همانندسازی می‌کنند.

== پلاسمیدپلازمید در [[مخمر]] ==

دو نوع وکتور مهم پلاسمیدیپلازمیدی در مخمرها عبارتند از YIp و YRp.

YIp، پلاسمیدپلازمید الحاقی مخمری {{به انگلیسی| Yeast integrative plasmid}} است که برای زنده ماندن و تکثیر وارد کروموزوم مخمر می‌شود. YRp، پلاسمیدپلازمید همانندساز مخمری {{به انگلیسی| Yeast Replicative plasmid}} است که پایداری کمتری دارد و در هنگام جوانه زدن مخمر ممکن است از دست برود.

== پلاسمیدپلازمید در گیاهان ==

پلاسمیدپلازمید در اثر عفونت با باکتری [[آگروباکتریوم]] وارد گیاه می‌شود. امروزه از این‌گونه پلاسمیدها،پلازمیدها، پس از انجام تغییراتی بر روی آنها، برای انجام [[مهندسی ژنتیک]] در گیاهان، استفاده می‌شود.

== پلاسمیدپلازمید در باکتری‌ها ==

بیشتر [[باکتری]]‌های دارای پلاسمیدهاییپلازمیدهایی می‌باشند که به آن‌ها ویژگی‌های تازه‌ای مانند مقاومت به یک [[آنتی‌بیوتیک]] خاص، مصرف نوعی قند یا [[اسید آمینه]]، تولید [[رنگدانه]]، بیماریزایی، تجزیه هیدروکربن‌ها یا مولکول‌های پیچیده شیمیایی و غیره می‌دهد.