Een plasmide is een klein, circulair DNA-molecuul dat van nature in bacteriën voorkomt. Omdat het zich tijdens de celdeling onafhankelijk vermenigvuldigt en gedurende lange perioden stabiel blijft, dienen plasmiden als betrouwbare vectoren voor het opslaan van individuele genen, net zoals boeken in een bibliotheek. Ze kunnen een verscheidenheid aan functionele genen dragen, waaronder antibioticaresistentiegenen, transgenen en reportergenen. Deze genen kunnen op natuurlijke wijze ontstaan of door wetenschappers zijn ontwikkeld voor onderzoek en industriële toepassingen.

Antibioticaresistentiegenen

Plasmiden zijn een belangrijke oorzaak van bacteriële antibioticaresistentie. De resistentiegenen coderen voor eiwitten die de gastheercel beschermen door mechanismen zoals het actief wegpompen van antibiotica, het enzymatisch afbreken ervan, of het chemisch modificeren van het medicijn zodat het niet langer aan zijn doelwit bindt. In laboratoriumomgevingen fungeren deze genen als selecteerbare markers:alleen bacteriën die het plasmide hebben ingebouwd, overleven de behandeling met antibiotica, waardoor onderzoekers met succes getransformeerde kolonies kunnen isoleren.

Transgenen

Bij genetische manipulatie worden plasmiden gebruikt om genen van diverse organismen te klonen en tot expressie te brengen. Een DNA-fragment dat uit een dier of plant wordt gesneden en in een bacterieel plasmide wordt ingebracht, wordt een transgen genoemd. Het resulterende recombinante DNA, bestaande uit sequenties van twee verschillende soorten, maakt gecontroleerde studie en manipulatie van het gen van belang in een bacteriële gastheer mogelijk.

Reportergenen

Om de aanwezigheid van door plasmiden gedragen DNA visueel te bevestigen, bevatten plasmiden vaak reportergenen. Groen fluorescerend eiwit (GFP) fluoresceert groen onder ultraviolette verlichting, terwijl het lacZ-gen codeert voor β-galactosidase, dat het kleurloze substraat X-gal in een blauw product splitst. Kolonies die het reportergen herbergen, zien er dus blauw uit, wat een snelle screeningsmethode oplevert.

F-factor en conjugatie

Door conjugatie kunnen bacteriën plasmiden rechtstreeks aan elkaar overdragen via een sekspilus – een smalle, buisvormige structuur die twee cellen met elkaar verbindt. Het plasmide dat verantwoordelijk is voor het mogelijk maken van dit proces is de F-factor, oftewel vruchtbaarheidsfactor. Door recombinant DNA in een F-factor-plasmide te plaatsen, kunnen wetenschappers vreemde genen tussen bacteriestammen overbrengen, waardoor genetische studies en biotechnologische productie worden vergemakkelijkt.