In cellular biology, the plasmid copy number is the number of copies of a given plasmid in a cell. To ensure survival and thus the continued propagation of the plasmid, they must regulate their copy number. If a plasmid has too high of a copy number, they may excessively burden their host by occupying too much cellular machinery and using too much energy. On the other hand, too low of a copy number may result in the plasmid not being present in all of their host's progeny. Plasmids may be either low, medium or high copy number plasmids; the regulation mechanisms between low and medium copy number plasmids are different. Low copy plasmids (5 or less copies per host) require either a partitioning system or a toxin-antitoxin pair such as CcdA/CcdB to ensure that each daughter receives the pla
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| - Plasmidkopienzahl (de)
- Plasmid copy number (en)
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| - Die Plasmidkopienzahl beschreibt die Zahl an Plasmiden einer Art pro Zelle. Man unterscheidet zwischen
* low-copy Plasmidkopienzahl zwischen 1 und 12 pro Zelle
* medium-copy Plasmidkopienzahl zwischen 15 und 20 pro Zelle
* high-copy Plasmidkopienzahl zwischen 20 und 700 pro Zelle Zur Produktion rekombinanter Proteine werden meist Plasmide der Kategorie high-copy eingesetzt. Für diesen Einsatz gelten drei Regeln die nacheinander Anwendung bei der Optimierung der Expressionsleistung finden: (de)
- In cellular biology, the plasmid copy number is the number of copies of a given plasmid in a cell. To ensure survival and thus the continued propagation of the plasmid, they must regulate their copy number. If a plasmid has too high of a copy number, they may excessively burden their host by occupying too much cellular machinery and using too much energy. On the other hand, too low of a copy number may result in the plasmid not being present in all of their host's progeny. Plasmids may be either low, medium or high copy number plasmids; the regulation mechanisms between low and medium copy number plasmids are different. Low copy plasmids (5 or less copies per host) require either a partitioning system or a toxin-antitoxin pair such as CcdA/CcdB to ensure that each daughter receives the pla (en)
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| - Die Plasmidkopienzahl beschreibt die Zahl an Plasmiden einer Art pro Zelle. Man unterscheidet zwischen
* low-copy Plasmidkopienzahl zwischen 1 und 12 pro Zelle
* medium-copy Plasmidkopienzahl zwischen 15 und 20 pro Zelle
* high-copy Plasmidkopienzahl zwischen 20 und 700 pro Zelle Die Unterschiede in der Kopienzahl entstehen durch die unterschiedliche Funktionsweise des origin of replication und der in ihm codierten Gene. Die Sequenz des Plasmids P15A beispielsweise führt zur Ausprägung des low-copy-Typs, jene vom Plasmid pBR322 zum medium-copy Typ. Eine einfache Punktmutation im Gen für die RNA II des oris des pBR322-Plasmids, kombiniert mit der Deletion eines Kontrollproteins, zum high-copy Typ.Auch andere Mutationen können zur Erhöhung der Kopienzahl führen. Kopienzahl und Wachstum von plasmidhaltigen Zellen beeinflussen sich wechselseitig. Eine hohe Kopienzahl bedeutet eine hohe metabolische Belastung der Zellen und führt unter Umständen zu deutlich verringertem Wachstum. Die Wachstumsgeschwindigkeit einer Zelle wiederum beeinflusst die Kopienzahl. Eine Verringerung der Wachstumsgeschwindigkeit sorgt für einen Anstieg der Kopienzahl. Zur Produktion rekombinanter Proteine werden meist Plasmide der Kategorie high-copy eingesetzt. Für diesen Einsatz gelten drei Regeln die nacheinander Anwendung bei der Optimierung der Expressionsleistung finden:
* Hohe Plasmidkopienzahl führt zu hoher Genexpression, allerdings auch zu höherer Toxizität toxischer Proteine.
* Erfolgt trotz Erhöhung der Kopienzahl keine Steigerung der Menge an Expressionsprodukt so besagt die zweite Regel, dass die Produktion von Expressionsprodukten den Limitierungen des Zellmetabolismus unterliegt, da die Transkriptions- bzw. Translationskapazitäten der Zellen erschöpft sein können.
* Die dritte Regel besagt, dass auch die Verringerung der Kopienzahl zur Steigerung der Produktmenge führen kann, dass das Plasmid stabiler und damit leistungsfähiger für das gewünschte Produkt ist. Gerade für die Expression von Proteinen, die toxisch für den Wirt sind, eignen sich häufig low-copy-Plasmide. (de)
- In cellular biology, the plasmid copy number is the number of copies of a given plasmid in a cell. To ensure survival and thus the continued propagation of the plasmid, they must regulate their copy number. If a plasmid has too high of a copy number, they may excessively burden their host by occupying too much cellular machinery and using too much energy. On the other hand, too low of a copy number may result in the plasmid not being present in all of their host's progeny. Plasmids may be either low, medium or high copy number plasmids; the regulation mechanisms between low and medium copy number plasmids are different. Low copy plasmids (5 or less copies per host) require either a partitioning system or a toxin-antitoxin pair such as CcdA/CcdB to ensure that each daughter receives the plasmid. For example, the F plasmid, which is the origin of BACs (bacterial artificial chromosomes) is a single copy plasmid with a partitioning system encoded in an operon right next to the plasmid origin. The partitioning system interacts with the septation apparatus to ensure that each daughter receives a copy of the plasmid. Many biotechnology applications utilize mutated plasmids that replicate to high copy number. For example, pBR322 is a medium copy number plasmid (~20 copies/cell) from which several high copy number cloning vectors (>100 copies/cell) have been derived by mutagenesis, such as the well known pUC series. This delivers the convenience of high plasmid DNA yields but the additional burden of the high copy number restricts the plasmid size. Larger high copy plasmids (>30kb) are disfavoured and also prone to size reduction through deletional mutagenesis. (en)
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