Número de copias del plásmido

En los plásmidos derivados de ColE1 , la replicación se regula principalmente mediante un pequeño ARN codificado por el plásmido, denominado ARN I. Un único promotor inicia la replicación en ColE1: el promotor del ARN II. El transcrito del ARN II forma un híbrido estable de ARN-ADN con la cadena molde de ADN cerca del origen de replicación, donde es procesado por la RNasa H para producir el cebador 3' OH que la ADN polimerasa I utiliza para iniciar la síntesis de la cadena conductora de ADN . El ARN I actúa como un importante inhibidor de este proceso, codificado por el plásmido, cuya concentración es proporcional al número de copias del plásmido. El ARN I es exactamente complementario al extremo 5' del ARN II (ya que se transcribe a partir de la cadena opuesta de la misma región de ADN que el ARN II). El ARN I y el ARN II forman un complejo de apareamiento. Este complejo se estabiliza mediante una proteína llamada Rop (represor del cebador) y se forma un dúplex de ARN de doble cadena ARN-I/ARN-II. Esta forma alterada impide que el ARN II se hibride con el ADN y sea procesado por la RNasa H para producir el cebador necesario para el inicio de la replicación del plásmido. Se produce más ARN I a medida que aumenta la concentración del plásmido, lo que inhibe cada vez más la replicación, resultando en la regulación del número de copias. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La mayoría de los plásmidos requieren una proteína codificada por el plásmido, generalmente llamada Rep, para separar las hebras de ADN en el origen de replicación ( oriV ) e iniciar la replicación del ADN. Rep se une a secuencias de ADN específicas en oriV que son únicas para cada tipo de plásmido. La síntesis de la proteína Rep está controlada para limitar la replicación del plásmido y, por lo tanto, regular el número de copias. En los plásmidos R1, RepA puede transcribirse a partir de dos promotores diferentes. Se sintetiza a partir del primer promotor hasta que el plásmido alcanza su número de copias, momento en el que la proteína CopB reprime este promotor primario. ^{[ 3 ]} La expresión de RepA también está regulada postranscripcionalmente desde el promotor secundario por un ARN antisentido llamado CopA . CopA interactúa con su ARN diana en el ARNm de RepA y forma un complejo de apareamiento y luego un dúplex de ARN-ARN. El ARN bicatenario resultante es escindido por la RNasa III , lo que impide la síntesis de RepA. Cuanto mayor sea la concentración del plásmido, mayor será la cantidad de ARN CopA que se produce y menor la cantidad de proteína RepA que se puede sintetizar, lo que aumenta la inhibición de la replicación del plásmido. ^{[ 4 ]}

La replicación del gen ColIb-P9 de bajo número de copias depende de Rep, que se produce mediante la expresión del gen repZ . La expresión de repZ requiere la formación de un pseudonudo en el ARNm. RepZ es reprimido por un pequeño ARN antisentido Inc, que se une al ARNm de repZ , forma un dúplex de ARN Inc-ARNm e impide la formación del pseudonudo para inhibir la traducción de repZ a Rep. En este caso, la replicación ya no puede ocurrir. ^{[ 5 ]}

Los plásmidos iteron, incluidos los plásmidos relacionados con F y RK2 , tienen regiones oriV que contienen múltiples (~3-7) repeticiones de secuencias iteron de 17-22 pb. ^{[ 3 ]} pSC101 representa un modelo simple de un plásmido iteron. Los plásmidos iteron controlan el número de copias a través de dos métodos combinados, adecuados para plásmidos estrictos de bajo número de copias. Un método es el control de la síntesis de RepA. RepA es la única proteína codificada por el plásmido necesaria para la replicación en pSC101. La proteína RepA reprime su propia síntesis al unirse a su propia región promotora y bloquear su transcripción ( autorregulación transcripcional ). Por lo tanto, cuanta más RepA se produce, más se reprime su síntesis y, posteriormente, se limita la replicación del plásmido. ^{[ 3 ]} La hipótesis de acoplamiento propone que el segundo método es el acoplamiento de plásmidos a través de la proteína Rep y las secuencias iteron. Cuando la concentración de plásmidos es alta, los plásmidos RepA unidos a iterones forman dímeros entre dos plásmidos, "esposándolos" en el origen de replicación e inhibiendo la replicación. ^{[ 6 ]}