Konjugation (Biologie)

Konjugation bezeichnet in der Cytogenetik die Übertragung von Teilen des Genoms von einer Spenderzelle auf eine Empfängerzelle. Darüberhinaus wird der Begriff in der Mykologie, der Lehre von den Pilzen, für die geschlechtliche Verschmelzung spezialisierter Pilzhyphen verwendet.

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Bakterien

Konjugation bezeichnet bei Bakterien die Ausbildung von Plasmabrücken zwischen zwei Zellen und die darauf folgende Übertragung von Molekülen als Träger von Teilen der Erbinformation. Bakterien kommunizieren über Pili, kleine Proteinschläuche an der Oberfläche. Über sogenannte F-Pili (oder Sex-Pili) verbinden sich zwei Bakterien miteinander und können so DNA-Stränge von Donor (Spender) zum Rezipienten (Empfänger) übertragen. Ob das nun durch den Pilus oder eine durch den Pilus induzierte Pore geschieht, ist noch unklar.

Der Transfer erfolgt gerichtet vom fertilen (wörtlich „fruchtbaren“) Bakterium (mit F⁺, F' oder Hfr) zum nichtfertilen (F⁻). Entscheidend dafür ist ein Fertilitätsfaktor. Fertile Bakterien haben entweder ein Fertilitätsplasmid (F⁺), besitzen ein Fertilitätsplasmid mit zusätzlich Genen (F') oder haben den Fertilitätsfaktor in ihrem Genom integriert. Diese werden dann als Hfr-Stamm bezeichnet (für engl. high frequency of recombination), da sie sehr häufig mit anderen Bakterien konjugieren.

Konjugation bei Bakterien ist ein Beispiel für Parasexualität und ist bei ihnen sogar zwischen verschiedenen Spezies möglich. So kann beispielsweise das Gen für eine bestimmte Antibiotikaresistenz von einer für den Menschen harmlosen Spezies auf eine pathogene Spezies übertragen werden.

Nachgewiesen wurde der Vorgang der Konjugation 1946 von Joshua Lederberg und Edward Tatum.

Gen-Kartierung

Mit der Zeitabhängigkeit der Übertragung kann man ermitteln, in welcher Reihenfolge sich auf dem Chromosom spezielle Gene befinden. Zu Zeiten, wo an moderne gentechnischen Methoden wie PCR oder automatische Sequenzanalyse noch nicht zu denken war, machte man sich dabei Resistenzgene für Antibiotika zu nutze. Wenn ein solches Gen, das Resistenz gegen ein Antibiotikum vermittelt von einem Hfr-Donor-Stamm auf einen antibiotika-sensitiven Rezipienten übertragen wurde, ist Wachstum von rekombinierten (und damit auf ein Antibiotikum resistente) Zellen auf selektivem (das Antibiotikum enthaltende) Nährmedium möglich. Wenn man jetzt noch einen Stoffwechselweg (z. B. das Lactose-Operon) beim Hfr und antibiotikum-resistenten Stamm per Mutagenese ausschaltet (man nennt den Stamm dann res Hfr Lac⁻), und den mit einem Antibiotikum-sensitiven F⁻ Lac⁺-Stamm konjugieren lässt, ist die Bestimmung des Abstandes vom Konjugationsstartpunkt (Zugpunkt) bis zum Lactose-Operon möglich.

Konjugation bei Ciliaten

Als Konjugation bei Ciliaten bezeichnet man eine spezielle Form sexueller Vorgänge bei den einzelligen Wimpertierchen (Ciliophora). Dabei legen sich zwei Wimpertierchen aneinander und tauschen Kernmaterial untereinander aus, indem sie eine Plasmabrücke bilden und Teile der DNA so übertragen werden. Es ist abhängig von der Dauer des Bestehens dieser Brücke, wie viele Gene übertragen werden.

siehe auch

Parasexualität