Un plasmide è una piccola molecola di DNA circolare che si trova naturalmente nei batteri. Poiché si replicano in modo indipendente durante la divisione cellulare e rimangono stabili per lunghi periodi, i plasmidi fungono da vettori affidabili per immagazzinare i singoli geni, proprio come i libri in una biblioteca. Possono trasportare una varietà di geni funzionali, inclusi geni di resistenza agli antibiotici, transgeni e geni reporter. Questi geni possono presentarsi naturalmente o essere ingegnerizzati dagli scienziati per la ricerca e applicazioni industriali.
I plasmidi sono uno dei principali fattori di resistenza agli antibiotici batterici. I geni della resistenza codificano proteine che proteggono la cellula ospite mediante meccanismi come il pompaggio attivo degli antibiotici, la loro degradazione enzimatica o la modifica chimica del farmaco in modo che non si leghi più al suo bersaglio. In ambienti di laboratorio, questi geni agiscono come marcatori selezionabili:solo i batteri che hanno incorporato il plasmide sopravvivono al trattamento antibiotico, consentendo ai ricercatori di isolare colonie trasformate con successo.
Nell'ingegneria genetica, i plasmidi vengono utilizzati per clonare ed esprimere geni di diversi organismi. Un frammento di DNA prelevato da un animale o da una pianta e inserito in un plasmide batterico è chiamato transgene. Il DNA ricombinante risultante, comprendente sequenze di due specie distinte, consente lo studio e la manipolazione controllati del gene di interesse in un ospite batterico.
Per confermare visivamente la presenza di DNA trasportato dal plasmide, i plasmidi spesso includono geni reporter. La proteina fluorescente verde (GFP) emette fluorescenza verde sotto illuminazione ultravioletta, mentre il gene lacZ codifica per la β‑galattosidasi, che scinde il substrato incolore X‑gal in un prodotto blu. Le colonie che ospitano il gene reporter appaiono quindi blu, fornendo un metodo di screening rapido.
La coniugazione consente ai batteri di trasferire i plasmidi direttamente l'uno all'altro tramite un pilus sessuale, una struttura tubolare stretta che collega due cellule. Il plasmide responsabile di consentire questo processo è il fattore F, o fattore di fertilità. Inserendo il DNA ricombinante in un plasmide del fattore F, gli scienziati possono trasferire geni estranei tra ceppi batterici, facilitando gli studi genetici e la produzione biotecnologica.
