Meiose Meiose aus diploiden haploide Zellen zwei Zellteilungs- runden ohne dazwischenliegende Replikation. erste deutlich anders

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1 Meiose Die Meiose ist der Prozeß, in dem aus diploiden haploide Zellen entstehen. Dies geschieht durch zwei Zellteilungsrunden ohne dazwischenliegende Replikation. Während die zweite Teilungsrunde weitgehend einer normalen Mitose gleicht, ist die erste deutlich anders, besonders die Prophase ist deutlich länger und wird in Unterphasen unterteilt.

2 Ablauf der Meiose

3 Stufen der ersten Prophase der Meiose Leptotän: Chromatiden werden sichtbar Zygotän:Homologenpaarung, Chiasmata Pachytän: Paarung auf ganzer Länge Diplotän: Chromatiden maximal kondensiert Diakinese: Auflösung der Kernmembran, Übergang zur Metaphase

4 Meiose Dabei paaren sich die Homologen jeden Chromosoms, also die einander entsprechenden Chromosomen, die ursprünglich von Vater bzw. Mutter stammen. Die Struktur aus stark kondensierten eng verbundenen Chromosomen wird synaptonemaler Komplex genannt.

5 Meiose Die Homologen werden auf die beiden entstehenden Zellen verteilt. Die Verteilung (Vater- oder Mutter-Kopie) ist für jedes Chromosom unabhängig. Allein dadurch ergeben sich beim Menschen 2 23, also ca. 8 Millionen unterschiedlicher Verteilungsmuster.

6 Meiose Bei nur zwei Chromosomen ergeben sich vier haploide Genotypen. Wird das Genom nur durch die Chromosomenverteilung neu bestimmt, sind die beiden Zellen jeder zweiten meiotischen Teilung genetisch identisch.

7 Beim Verteilungsprozeß kann es zu Fehlern kommen, beide Homologe bleiben verbunden und wandern in dieselbe Zelle: Non- Disjunction (Beispiel: Drosophila, da geschieht das in einer von 2000 Meiosen)* Non- Disjunction

8 Drosophila und Mensch *Das Beispiel zeigt auch einen wichtigen Unterschied bei der Geschlechtsbestimmung Mensch und Drosophila. Beide haben X und Y Chromosomen, wobei XX zu weiblichen, XY zu männlichen Individuen führt. Beim Menschen geschieht das über eine dominante Rolle des Y-Chromosoms, XXY- Menschen sind daher männlich, wenn auch mit verzögerter Entwicklung (Klinefelter-Syndrom), X allein weiblich (Ullrich-Turner-Syndrom), XXX praktisch normale Frauen. Bei Drosophila bestimmt dagegen die Gendosis von X das Geschlecht, Y spielt keine Rolle. XXY ist daher weiblich, X allein männlich, XXX Weibchen mit stark verminderter Lebensfähigkeit.

9 Meiose Zusätzlich zu dieser Methode, das Erbmaterial neu zu kombinieren, kommt es während der ersten meiotischen Teilung meist zu DNA-Austausch zwischen den gepaarten Homologen durch crossing-over (homologe Rekombination). Dadurch entsteht eine noch größere Vielfalt bei der Neukombination der Elterngene. Auch die beiden Zellen, die bei der zweiten meiotischen Teilung entstehen, sind durch diese Rekombination unterschiedlich. Ausgangsereignis ist ein Strangbruch in einem Chromatid, der mit DNA eines homologen Stranges verbunden wird ( breakage and reunion ).

10 Meiose Das Ereignis ist sogar direkt als Chiasma (griechisches Chi: Χ), eine X-förmige Verbindung zwischen den Homologen, sichtbar.

11 Meiose Dadurch enthält ein DNA-Bereich einen Strang vom Vater- und einen vom Mutter- Homologen gepaart als Doppelstrang. Man nennt dies eine Heteroduplex oder Hybrid- DNA. Dieser Bereich kann durch Branch migration, ein Weiterwandern des Kreuzungspunktes, vergrößert werden.

12 Meiose Die crossover-struktur wird auch Holliday junction genannt. Holliday projizierte die Struktur als flaches Kreuz. An diesem Schema wurde deutlich, daß ein zweiter Strangbruch, der nötig ist, damit sich die Stränge wieder trennen können, entscheidet, ob durch das crossing-over nur ein Stück des anderen Homologen übernommen wurde (zweiter Bruch im gleichen Strang), oder ob die Teile der Homologen zu einem rekombinanten Chromosom verknüpft werden (zweiter Bruch im Gegenstrang).

13 Die Auflösung der Holliday-Struktur führt zum Transfer eines Stücks ( patch recombinant ) oder zur Bildung von rekombinanten Chromosomen Meiose

14 Meiose Nach einem neueren Modell startet ein Doppelstrangbruch, der zu einer Lücke vergrößert wird, die Rekombination. An sich ist ein Doppelstrangbruch nicht zu reparieren, da die beiden Fragmente auseinander driften. Hier aber werden die entstehenden Stücke durch den synaptonemalen Komplex nahe dem homologen Partner festgehalten.

15 Meiose Bei dieser Rekombination durch Doppelstrangbruch wird das Erbmaterial der beiden Homologen nicht einfach neu verteilt. Die Lücke im gebrochenen Strang (dem Rezipienten- Strang ) wird durch Replikation des anderen Homologen (dem Donor ) aufgefüllt, dieser Bereich ist anschließend auf beiden Chromosomen identisch (entspricht nämlich dem ursprünglichen Donor).

16 Meiose Anfangs war es unklar, ob das Crossing-over im Zweistrangstadium, also vor der Replikation, oder im Vierstrangstadium stattfindet. Der Brotschimmel Neurospora crassa produziert 8 Sporen in einem linearen Ascus, ihre Reihenfolge ergibt sich aus der Meiose (und einer nachfolgenden postmeiotischen Teilung ). Crossing-over (zwischen dem entsprechenden Gen und dem Centromer) führt zu einer 2:2:2:2-alternierenden Verteilung der Allele, muß also nach der Replikation geschehen sein. Diese Verteilung wird Postreduktion genannt, wohl, weil die Gentrennung erst nach der Reduktionsteilung, der ersten meiotischen Teilung, abgeschlossen wird. Eine 4:4-Verteilung ist eine Präreduktion, da die Alleltrennung in der ersten meiotischen Teilung geschieht.

17 Neurospora crassa

18 Neurospora crassa So wäre die Allelverteilung bei Crossingover im Zweistrangstadium: Das kommt aber nicht vor.

19 Neurospora crassa Aus der Sporenreihenfolge bei Dihybriden läßt sich auch ableiten, welche der vier Chromatiden (Schwesterchromatiden x Homologes) an den Crossing overs beteiligt waren. Das Beispiel zeigt auch, daß die Rekombination nicht auf zwei ( innen liegende ) Stränge beschränkt ist!!

20 Genkonversion Normalerweise treten die in die Meiose eintretenden Allele eines Gens in den haploiden Produkten in gleicher Zahl auf (2:2, bei Neurospora wegen postmeiotischer Teilung 4:4). Selten kommt es zu Abweichungen (3:5, 2:6-Verteilungen). Hier ist eines der beiden Allele mit Hilfe der anderen Kopie repariert worden: Genkonversion. Auslöser ist oft ein Crossing-over (das Auffüllen der Lücke durch den Donor nach Doppelstrangbruch ist so eine Genkonversion).

21 Genkonversion bei Neurospora crassa

22 Genkonversion bei S. cerevisiae Durch nichtreparierte Heteroduplices wachsen aus einzelnen Sporen Mischkolonien, da die haploide Zelle zwei Allele in einem Doppelstrang trägt.

23 Ob auf einem Chromosom liegende Gene zusammen vererbt werden oder getrennt werden, hängt davon ab, ob im Abschnitt zwischen ihnen ein crossing-over stattfindet. Das wird desto unwahrscheinlicher, je kleiner der Abstand ist. Werden Gene meist gemeinsam vererbt (liegen also auf dem Chromosom nahe beeinander), bezeichnet man sie als gekoppelt. Meiose

24 Meiose Bevor in den letzten Jahren Genomsequenzierungen möglich wurden, hat man die Reihenfolge der Gene (Genkarte) auf den Chromosomen anhand von Genkopplungen erstellt. Jede Kopplungsgruppe (alle Gene, die direkt oder indirekt gekoppelt sind) entspricht einem Chromosom im haploiden Genom. Der nach dieser Methode ermittelte Abstand von Genen wird in centi-morgan (cm) angegeben. 1 cm entspricht einem Abstand, der zu einer Rekombinationswahrscheinlichkeit von 1% führt. Die Rekombinationswahrscheinlichkeit ist konstant und reproduzierbar - aber sie ist nicht additiv.

25 Genkopplung Dihybride Kreuzung Diese Gene haben einen Abstand von 10 centi-morgan.

26 Genkopplung Bei drei Genen (trihybride Kreuzung) ergibt sich auch die Reihenfolge aus den Rekombinationswahrscheinlichkeiten. Der Abstand A-C erscheint kleiner (24,3 cm) als die Abstandssummen A-B und B-C (26,1 cm). Der Unterschied liegt an Doppel-Crossover Ereignissen, die die A-C-Trennung wieder aufheben.

27 Genkopplung und Genabstand Durch Vergleich der Kopplungsdaten mit Sequenzierdaten, die den wirklichen, physikalischen Abstand von Genen angeben, stellte sich heraus, daß bestimmte Bereiche, besonders um das Centromer und nahe den Telomeren, seltener rekombinieren, Gene in diesen Bereichen sind also enger gekoppelt. Es laßt sich daher nicht einfach eine Umrechnung von Abstand in centi-morgan zu Abstand in kbp angeben. (Es gibt aber die Faustregel: 1 cm 1000 kbp) Außerdem vermindern Crossing-overs die Wahrscheinlichkeit für ein weiteres Crossing-over in der Nähe. Ursache ist vermutlich der synaptonematische Komplex, der um den Crossing-over-Bereich besonders dicht ist und den Nachbarbereich abschirmt.

28 Wahrscheinlichkeit der meiotischen Rekombination Auch die Wahrscheinlichkeit der Rekombination für das Chromosom insgesamt scheint recht gut kontrolliert zu sein: Jedes Paar von Homologen macht typischerweise 1-2 Crossing-overs. Die Wahrscheinlichkeit für gar kein Crossing-over eines Homologenpaares beträgt nur weniger als 0,1%! Ein Ausbleiben der Rekombination kann sogar den weiteren Ablauf der Meiose blockieren. Vermutlich ist die Verknüpfung der Homologen durch Crossing-over wichtig für die korrekte Verteilung auf die entstehenden Zellen.

29 Somatische Rekombination Auch in mitotischen Zellzyklen kann es zur Rekombination kommen: mitotische Rekombination, somatische Rekombination, weil nicht-reproduktive Zellen (Körperzellen, somatische Zellen) rekombinieren. Dies geschieht z.b. in Drosophila, aber etwa 100mal seltener als die meiotische Rekombination. Dadurch können aus heterozygoten (Aa) Zellen homozygote werden (AA und aa), die in nebeneinanderliegenden Bereichen des Körpers ihren Phänotyp ausprägen.

30 Somatische Rekombination bei Drosophila

31 Mechanismen der Rekombination Obwohl die meiotische Rekombination ein typisch eukaryontischer Vorgang ist, sind die molekularen Grundlagen der Rekombination fast ausschließlich an Bakterien und Bakteriophagen untersucht worden. Wird eine Bakterie gleichzeitig mit zwei Phagen infiziert, entstehen rekombinante Phagen. Das zeigt auch, daß zur Rekombination Chromosomenstrukturen und synaptonematische Komplexe nicht unbedingt nötig sind.

32 Rekombination durch Phagen-Doppelinfektion r - ( rapid growth ) führt zu vergrößerten Plaques (Lysehöfe im Bakterienrasen), tu - ( turbid ) verursacht trübe Plaques.

33 Mechanismen der Rekombination Durch Mutanten, die nicht zur Rekombination fähig sind, wurden beteiligte Gene identifiziert. Rekombinase RecA (Gen reca) ist eine ATPase, die an DNA-Einzelstränge bindet. Dabei entstehen ganze RecA- Filamente, die dann einen DNA-Doppelstrang nach homologen Bereichen absuchen. In dem Fall kann RecA den Doppelstrang mit Helicase-Aktivität aufwinden und so die Bindung seines DNA-Einzelstrangs einleiten. Schließlich kann RecA den entstehenden Heteroduplex-Bereich ausweiten (>branch migration). RecA ist auch bei der Rekombinations-Reparatur und dem SOS-Reparatursystem beteiligt. Jeder Organismus hat ein RecA Homologes, unseres heißt Rad51.

34 Mechanismen der Rekombination Die Aktionen von RecA

35 Mechanismen der Rekombination Das RecBCD-System ( Exonuclease V, Gene recb, recc, recd) bindet an DNA-Doppelstrangbrüche und trennt den DNA-Doppelstrang durch Helicase-Aktivität in Einzelstränge auf. An bestimmten Sequenzmotiven ( Chi- Sequenz ) wird die Nucleaseaktivität von recd aktiv und schneidet einen der Einzelstränge ab. Der verbleibende Einzelstrang kann dann in homologe Doppelstränge eindringen. Der Komplex leistet sozusagen die Vorarbeit für RecA, das Ergebnis, Doppelstrangbruch und Lückenvergrößerung, entspricht dem Doppelstrangbruch-Modell bei der Meiose.

36 Mechanismen der Rekombination - RecBCD

37 Auflösen der Holliday-Struktur - RuvAB und RuvC, RecG Für die abschließenden Schritte der Rekombination gibt zwei alternative Systeme. Wenn beide mutiert sind, ist die Rekombination von E. coli vollständig verhindert. RuvA bindet als Tetramer an die vier Stränge der Holliday- Verzweigung, die ATPase RuvB bindet daran als Hexamer und läßt die Verzweigung mit bp/sec wandern (branch migration). Endonuclease RuvC spaltet einen Strang und leitet so die Auslösung des Chiasmas ein. RecG kann ebenfalls die Holliday-Junction auflösen.

38 Auflösen der Holliday-Struktur - Aktion des RuvAB-Komplexes

39 Schritte der bakteriellen Rekombination Die einleitende Stranglücke entsteht häufig bei der Reparatur von DNA-Schäden. (Anders als gezeigt bindet RecA natürlich an den blauen Einzelstrang und sucht mit ihm sein Homologes, trennt den roten Doppelstrang auf.)

40 Spezialisierte Rekombination Die Integration von Phagen-DNA ins Bakterienchromosom geschieht nicht über homologe Rekombination, sondern über eine spezialisierte Rekombination, bei der bestimmte Anlagerungsstellen (att-stellen) von Phagen- und Bakterien- DNA attp, attb) reziprok rekombinieren. Fehlt die Lambdaatt-Site (attb) in E. coli, kommt es an sekundären Anlagerungsstellen dennoch zum Einbau des λ-phagen, aber mit über 1000mal schlechterer Effizienz. Zum Wiederausschneiden des Prophagen rekombinieren die beiden (durch de Rekombination neu entstandenen) att-sites (attl, attr) erneut.

41 Spezialisierte Rekombination Für Ein- und Ausbau werden die Faktoren Int und IHF benötigt, zur Excision noch zusätzlich Faktor Xis. Durch die Veränderung der att-sites beim Einbau wird es dem Phagen möglich, Ein- und Ausbau getrennt zu steuern.

42 Spezialisierte Rekombination Die rekombinierenden att-bereiche binden nicht durch homologe Bereiche aneinander, sondern beide an einen Core (Kern) aus Int-Protein. Dieser Komplex wird auch Intasom genannt. Erst bei der Strangaustausch-Reaktion ist eine Homologie der beiden att-sequenzen erforderlich. Für die Int-Bindung an attr (zur Excision) ist Xis nötig.

43 Transposition Noch einen anderen Weg der DNA-Rekombination verwenden Transposons, im Genom wandernde DNA- Elemente. Hierbei sind keinerlei Homologien der Donorund Rezipientenbereiche erforderlich. Die Transposone codieren für die notwendigen Enzyme, die den Bewegungsprozeß katalysieren. (Entdeckung: Barbara McClintock 1948 bei Mais - Nobelpreis 1983)

44 Transposition - IS-Elemente Die einfachsten Transposone sind die IS-Elemente (Insertionssequenzen), von denen normale E. coli-stämme meist mehrere Exemplare verschiedener Typen enthalten. Die IS-Sequenzen sind von inverted terminal repeats flankiert, also von identischen Sequenzen in entgegengesetzter Orientierung. Viele IS-Elemente integrieren an beliebiger Stelle im Genom, andere haben Vorzugsbereiche ( hotspots ). Beim Einbau duplizieren sie eine kurze Sequenz auf dem Chromosom, so daß sie von einem direkt repeat dieser Sequenz umgeben sind. Fast alle IS-Elemente codieren für genau ein Protein, die Transposase.

45 Transposition - IS-Elemente

46 Mechanismen der Transposition Beim Transposoneinbau wird die Ziel-DNA zuerst in beiden Strängen aufgeschnitten, die beiden Strangbrüche sind um einige Basen gegeneinander versetzt. Das Transposon wird an die beiden überstehenden Enden anligiert, dann die beiden Lücken aufgefüllt und ligiert. Dadurch ist der Bereich zwischen den ursprünglichen Einzelstrangbrüchen ( nicks ) dupliziert.

47 Mechanismen der Transposition Das ursprüngliche Transposon kann sich an die neue Stelle kopieren (replikative Transposition), oder es kann von der ursprünglichen Position an die neue Stelle wandern. Dabei kann es eine gebrochene DNA zurücklassen (nichtreplikative Transposition; hier muß die Zelle den Doppelstrangbruch reparieren oder - wenn mehrere Kopien des Chromosoms vorhanden sind - den defekten Strang abbauen) oder einen intakten Strang (konservative Transposition). Einige Transposone benutzen nur einen dieser Mechanismen (TnA nur replikativ), andere können alle durchführen.

48 Mechanismen der Transposition replikative Transposition nicht-replikative Transposition konservative Transposition

49 Zusammengesetzte Transposone Einige Transposone tragen Resistenzgene gegen Antibiotika. Sie werden mit Tn und einer Nummer benannt. Viele Transposone dieses Typs sind zusammengesetzt aufgebaut: Der Genbereich ist von zwei IS-Elementen flankiert. Diese können in gleicher ( Tandem -) Orientierung oder zueinander invers orientiert sein.

50 Zusammengesetzte Transposone Die flankierenden IS-Elemente können sowohl sich selbst (wenn sie funktionell sind) als auch das gesamte zusammengesetzte Transposon bewegen (dazu muß nur eins der IS-Elemente voll funktionsfähig sein). Dabei ist der Bereich zwischen den IS-Elementen nur passiver Passagier. Auf einem Plasmid können die IS-Elemente statt ihrem Tn-Teil auch den Rest des Plasmids mitnehmen (funktionieren also in beiden Richtungen ).

51 Zusammengesetzte Transposone Die IS-Elemente bewegen häufiger sich allein als das ganze zusammengesetzte Transposon. Die treibende Kraft für den Erhalt der zusammengesetzten Transposone sind ihre Resistenzgene, d.h., nur in Gegenwart des Antibiotikums ist ein echter Vorteil für die Zelle vorhanden.

52 Mutationen durch Transposone Beim Einbau eines Transposons in ein Gen wird dies meist inaktiviert. Wird das Transposon durch das Reparatursystem an den duplizierten Enden rekombiniert und ausgeschnitten, bleiben meist kleine Transposonreste zurück ( unpräzise Excision ). Dadurch bleibt das Gen mutiert. Nur bei der sehr seltenen präzisen Excision wird der Ursprungszustand des Gens wiederhergestellt.

53 Transposition Durch die Wanderung von Transposonen im Genom kann es zu Rearrangements des Genoms kommen. Einerseits führt das Transpositionsereignis selbst oft zu Deletionen oder Inversionen (Umklappen von DNA-Bereichen). Andererseits bilden multiple Kopien eines Transposons mobile Angriffsstellen für die homologe Rekombination, da sie ja zueinander homolog sind. Das Ergebnis können Deletionen, Inversionen, Insertionen und Translokationen von Genomabschnitten sein, also eine massive Umsortierung des Bakterienchromosoms % aller spontanen Mutationen in E. coli sind auf IS- Elemente und Transposons zurückzuführen.

54 Häufigkeit der Transposone Durch die Genomsequenzierungen der verschiedenen Organismen stellte sich heraus, das unser Genom fast zur Hälfte (45%, Frosch 77%, Mais 60%, Hefe 4%, E. coli 0,3%) aus (defekten und stillgelegten) Transposonen besteht! Auch bei uns dürfte das Rearrangements von Chromosomenteilen und andere Rekombinationsereignisse ermöglichen.

55 Retrotransposone und Retroviren Andere Transposone bewegen sich über ein RNA-Zwischenprodukt, aus der sie durch Reverse Transkriptase wieder in DNA zurückgeschrieben werden. Dazu gehört das Retrotransposon Ty der Hefe. Nahe verwandt sind Retroviren, zu deren Lebenszyklus die genomische Integration gehört. Vermutlich sind Retrotransposone Retroviren, die die Fähigkeit zur Zell-Lyse und Infektion verloren haben. Durch starke Expression der Gene auf Ty kann man die Hefezelle mit virusartigen Partikeln füllen >>.

56 Retrotransposone und Retroviren Lebenszyklus der Retroviren

57 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer Bei Bakterien kommt es auch zu Genom-Neukombinationen durch Mechanismen, die gewisse Ähnlichkeit mit der sexuellen Genomkombination der Eukaryonten hat. Dabei übertragen Donor-Zellen DNA auf Rezipienten-Zellen. Die Donor-Bakterien besitzen ein F-Teilchen, entweder als freies Plasmid, dann sind sie F +, oder integriert ins Chromosom, dann sind die Zellen Hfr (high frequency of recombination). F + -Zellen übertragen das F-Episom in F - - Rezipienten. Man bezeichnet das als infektiöse Sexualität oder F-Infektion.

58 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer Durch Integration des F-Teilchens entstehen (selten) aus F + Hfr-Zellen. Auch der umgekehrte Prozeß (Excision) kommt vor, dabei werden oft Teile des Bakterienchromosoms mit dem F-Teilchen ausgeschnitten, es entsteht dann ein F - Faktor. Auch F kann in F - -Stämme übertragen werden, dabei werden die ehemals chromosomalen Bereiche mitübertragen (das wird als F-Duktion bezeichnet) und können in der Akzeptorzelle mit dem Chromosom homolog rekombinieren. Durch die langen homologen Bereiche bauen sich F -Episomen öfter ins Chromosom ein (produzieren also Hfr), werden aber auch öfter wieder excisiert (da das integrierte F-Teilchen von den homologen Bereichen flankiert ist).

59 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer Hfr-Zellen übertragen, beginnend an der F-Teilchen-Region, ihr Bakterienchromosom in den Rezipienten (Chromosomentransfer), der durch Rekombination mit seinem eigenen Chromosom die übertragenen Gene übernehmen kann.

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61 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer Wird der Zell-Zell-Kontakt beim Chromosomentransfer vorzeitig (Gesamtdauer 90 Minuten) unterbrochen, werden nur Teile des Chromosoms übertragen. Anhand der Zeit bis zu ihrem Transfer (Methode der Transferunterbrechung) ließen sich die Genorte auf dem E. coli-chromosom sehr gut kartieren. Da die Transfergeschwindigkeit praktisch konstant ist, stimmen die Abstände genau mit den physikalischen Abständen (kbp) überein.

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63 Genomkarte von E. coli

64 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer Wegen der Länge der DNA und der Übertragungszeit gelingt eine komplette Chromosomenübertragung durch Hfr nur sehr selten. Die Rezipienten bleiben daher meist F - (da der Transfer nahe dem Ende des F-Teilchens beginnt, wird der Großteil des F-Teilchens als letztes übertragen).

65 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer 33 kbp des F-Teilchens codieren für Transferfunktionen (tra-region). Die meisten Transfergene liegen auf einem Operon, das von traj angeschaltet wird. finp codiert eine antisense-rna, die traj ausschaltet.

66 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer traa codiert für das Pilin, das den Sexualpilus bildet (am Zusammenbau sind weitere 12 Gene beteiligt). Damit wird Kontakt zu F - -Zellen hergestellt. Die F + -Zellen bilden Proteine (Gene tras, trat), die das Andocken des Pilus verhindern, so daß sie nicht untereinander konjugieren. Der Pilus ist auch Andockstelle für einige Phagen, diese können also nur F-positive Zellen infizieren. Der Pilus ist nicht ein DNA-Transferkanal, die beiden Zellen müssen zum Transfer direkten Kontakt aufnehmen.

67 Paarung durch F-Pili

68 Bakterielle Konjugation und DNA-Transfer Zur Initiation des DNA-Transfers wird ein Einzelstrangbruch in orit eingeführt. Diese Region liegt ganz am Rand der tra- Region. TraY bindet an orit und rekrutiert die Relaxase TraI, die den Strangbruch einführt, kovalent an das 5 - Ende bindet und als Helicase auf etwa 200 Basen die DNA-Stränge trennt. Das freien Ende wird in die Rezipientenzelle übertragen. Dabei ergänzen Donor und Rezipient den jeweils fehlenden DNA- Strang.

69 Einzelstrangübertragung und Strangergänzung

70 Bakterielle Konjugation und DNA- Transfer Bei der Chromosomenübertragung entsteht so meist ein linearer Doppelstrang. Zur Genübertragung ins Rezipientenchromosom sind zwei Rekombinationsereignisse notwendig.