Эписома

Эписо́мы (от др.-греч. ἐπί — «на», «над» и σῶμα — «тело») — группа генетических элементов, способных существовать в клетке в двух формах: в виде автономной самореплицирующейся плазмиды и в виде последовательности, интегрированной в хромосому хозяина. Термин был введён французским микробиологом Франсуа Жакобом и его коллегами в 1960-х годах^[1].

В современной литературе понятие «эписома» часто используется как синоним для некоторых типов плазмид, способных к интеграции, однако изначально оно подразумевало более узкий класс генетических структур.

Эписомы характеризуются двумя ключевыми состояниями:

1. Автономное состояние: Эписома существует в цитоплазме клетки в виде кольцевой молекулы ДНК, независимо реплицируясь вместе с делением клетки. 2. Интегрированное состояние: Эписома встраивается в хромосому клетки-хозяина по механизму, сходному с интеграцией бактериофага (например, лямбда-фага). Этот процесс обычно является обратимым — эписома может выщепляться из хромосомы (процесс эксцизии) и возвращаться в автономное состояние.

Способность к интеграции обусловлена наличием на эписоме специфических нуклеотидных последовательностей (например, att-сайтов), гомологичных участкам в хромосоме хозяина, а также генов, кодирующих ферменты для сайт-специфичной рекомбинации.

Все эписомы являются плазмидами, но не все плазмиды являются эписомами.

• Плазмиды — это общий термин для любых внехромосомных молекул ДНК, способных к автономной репликации.
• Эписомы — это подкласс плазмид, обладающий дополнительной функцией — способностью к интеграции в хромосому.

Например, небольшие плазмиды клонирующих векторов (на основе pBR322 и др.), как правило, не способны к интеграции и, следовательно, не являются эписомами.

Наиболее известными примерами эписом являются:

• F-плазмида (фактор фертильности) у бактерий Escherichia coli. В автономном состоянии она контролирует формирование F-пили и конъюгацию. При интеграции в хромосому (образуя состояние Hfr — High frequency of recombination) она позволяет осуществлять перенос хромосомных генов с высокой частотой^[2].
• Некоторые бактериофаги, такие как лямбда-фаг. В состоянии лизогении ДНК фага интегрируется в хромосому бактерии и реплицируется вместе с ней как профаг, являясь по сути эписомой. При индукции профаг эксцизируется и переходит в литический цикл.
• Вирусы семейства Herpesviridae (например, Вирус Эпштейна — Барр). ДНК этих вирусов в латентном состоянии может существовать в ядре заражённой клетки в виде эписомы, реплицируясь с помощью клеточных механизмов и передаваясь дочерним клеткам^[3].

• В генетике и молекулярной биологии: Эписомы сыграли ключевую роль в изучении механизмов генетической рекомбинации, конъюгации бактерий и регуляции генов. Hfr-штаммы, созданные на основе F-плазмиды, широко использовались для составления первых генетических карт хромосомы E. coli.
• В биотехнологии: На основе эписом (в частности, фага лямбда) создаются векторы для клонирования крупных фрагментов ДНК (космиды, fosmid-векторы). Эти векторы сочетают в себе возможность клонирования в автономном состоянии в клетке и стабильность за счёт контролируемой репликации.
• В медицине: Понимание эписомальной природы некоторых вирусов (например, вируса папилломы человека) важно для изучения их патогенеза и механизмов, ведущих к развитию онкологических заболеваний.

• Г. М. Дайл. Молекулярная биология: учебное пособие. — М.: Бином, 2012. — С. 145-150. — ISBN 978-5-9963-0009-6.
• А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. Молекулярная биология. — М.: Академия, 2012. — С. 201-205. — ISBN 978-5-7695-9147-1.

• Плазмиды
• Бактериофаг лямбда
• F-плазмида
• Конъюгация (биология)
• Вектор (молекулярная биология)
• Лизогения

• F-плазмида
• Конъюгация у бактерий