Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.29039/rusjbpc.2023.0638
Ключевые слова: Transgenic bacteria, experimental evolution, “plasmid paradox”, mathematic modeling, Трансгенные бактерии, экспериментальная эволюция, «плазмидный парадокс», математическое моделирование
Аннотация: В настоящей работе построена математическая модель распределения клеток трансгенных бактерий, по количеству содержащихся в них плазмид. Это позволяет изучать закономерности выживания трансгенных микроорганизмов в определенных экологических условиях с учетом различных характеристик трансгенных штаммов, например, стабильности плазмидПоказать полностьюв новых клетках, «популяционной стоимости» поддержания коньюгативных и неконьюгативных плазмид, эффективности экспрессии клонированных на плазмидах генов и других. «Плазмидный парадокс» заключается в том, что хотя обычно присутствие плазмид, содержащих клонированные гены, снижает удельную скорость роста трансгенных бактерий, но при длительном росте бактерий в неселективных условиях («экспериментальная эволюция», 20-30 или более генераций исходной формы без антибиотиков) «стоимость приспособленности», снижается на порядок-два. Анализ экспериментальных приводит к выводу, что это связано с изменением разницы в скоростях роста плазмидных и бесплазмидных клеток, с изменением вероятности образования бесплазмидных клеток, копийности плазмид и экспрессии клонированных генов в клетках трансгенных бактерий в различных экологических условиях. In the present work, a mathematical model for the distribution of transgenic bacteria cells by the number of plasmids contained in them is constructed. This makes it possible to study the patterns of survival of transgenic microorganisms under certain environmental conditions, taking into account various characteristics of transgenic strains, for example, the stability of plasmids in new cells, the “population cost” of maintaining conjugative and non-conjugative plasmids, the efficiency of expression of genes cloned on plasmids, and others. The "plasmid paradox" lies in the fact that although the presence of plasmids containing cloned genes usually reduces the specific growth rate of transgenic bacteria, but with prolonged growth of bacteria under non-selective conditions ("experimental evolution", 20-30 or more generations of the original form without antibiotics) “cost of fitness” is reduced by an order of magnitude or two. An analysis of the experimental results leads to the conclusion that this is due to a change in the difference in the growth rates of plasmid and plasmid-free cells, with a change in the probability of formation of plasmid-free cells, the copy number of plasmids, and the expression of cloned genes in cells of transgenic bacteria under various environmental conditions.
Журнал: Актуальные вопросы биологической физики и химии
Выпуск журнала: Т.8, №4
Номера страниц: 392-400
ISSN журнала: 24999962
Место издания: Севастополь
Издатель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет"