Plasmid

Kurs: Basvetenskap 6

Vad är det?

• En plasmid är en extrakromosomal, oftast cirkulär, dubbelsträngad DNA-molekyl som replikerar självständigt i bakteriecellen.
• Storlek från några få kilobaser till över 200 kb.
• Bär inte livsnödvändiga gener, men ofta gener som ger en selektiv fördel: Antibiotikaresistens, Virulensfaktorer, metabola egenskaper.
• Central mekanism bakom global spridning av resistens och en av mikrobiologins viktigaste verktyg i laboratoriet.

Egenskaper

• Egen replikationsorigo (ori) — replikerar oberoende av kromosomen.
• Kopietal: högkopieplasmider (tiotals–hundratals per cell) eller lågkopieplasmider (1–2 per cell, med aktiva partitionssystem).
• Inkompatibilitetsgrupper (Inc): plasmider med samma replikationskontroll kan inte samexistera stabilt i samma cell. Används för klassificering (t.ex. IncF, IncI, IncX).
• Addiktionssystem (toxin-antitoxin): dödar dotterceller som förlorat plasmiden, vilket stabiliserar den i populationen.

Typer efter funktion

• R-plasmider — bär resistensgener, ofta flera samtidigt (multiresistens i ett paket).
• F-plasmiden (fertilitetsfaktor) — kodar för Sexpilus och möjliggör Konjugation.
• Virulensplasmider — t.ex. Shigellas invasionsplasmid (pINV), Yersinias pYV med Yop-proteiner, Bacillus anthracis pXO1/pXO2 (toxin respektive kapsel).
• Bakteriocinplasmider — Col-plasmider som kodar för koliciner.
• Metabola plasmider — nedbrytning av ovanliga substrat.

Överföring — horisontell genöverföring

• Konjugation: direkt cell-cell-kontakt via Sexpilus; plasmiden kopieras och överförs. Kan ske mellan olika arter och även mellan släkten — huvudmekanismen för resistensspridning.
• Transformation: upptag av fritt DNA från omgivningen (naturligt kompetenta bakterier som Streptococcus pneumoniae, Neisseria, Haemophilus influenzae).
• Transduktion: överföring via Bakteriofag.
• Mobiliserbara plasmider saknar egen konjugationsmaskineri men kan flyttas med hjälp av en konjugativ plasmid i samma cell.
• Transposoner och Integroner kan hoppa mellan plasmid och kromosom och samla resistensgenkassetter.

Klinisk betydelse

• ESBL-gener (blaCTX-M) bärs på konjugativa plasmider — förklarar den snabba globala spridningen bland Enterobacterales.
• Karbapenemas-gener (blaNDM, blaKPC, blaOXA-48) sprids på samma sätt.
• Kolistinresistens via mcr-1 — första plasmidburna kolistinresistensen, upptäckt 2015 i Grisproduktion i Kina.
• MRSA:s mecA sitter dock på ett kromosomalt element (SCCmec), inte på plasmid — ett vanligt tentafel.
• Antibiotikatryck i sjukvård och djurhållning selekterar för plasmidbärande stammar.

Bioteknisk användning

• Vektorer för Rekombinant DNA-teknik: multipel kloningssite, selektionsmarkör (resistensgen), promotor.
• Produktion av Insulin, vacciner och terapeutiska proteiner.
• DNA-vaccin och CRISPR-verktyg levereras ofta plasmidburet.

Tenta-fokus

Konjugation är den viktigaste mekanismen för spridning av Antibiotikaresistens mellan bakterier — och den kan ske mellan arter. Detta är förklaringen till varför resistensgener sprids snabbare än enskilda resistenta kloner.

Klinisk pärla

När en patient bär ESBL-producerande Escherichia coli i tarmen fungerar tarmen som en “genbank” — resistensplasmiden kan överföras till andra tarmbakterier. Detta motiverar vårdhygieniska åtgärder även vid symtomfritt bärarskap.

Kopplingar

• Antibiotikaresistens — den kliniskt viktigaste konsekvensen
• Konjugation — huvudsaklig överföringsmekanism
• ESBL — plasmidburen resistens
• Transposon — mobilt element som samverkar med plasmider
• Virulensfaktor — plasmidkodade patogenicitetsgener