质粒载体的稳定性

质粒进入大肠杆菌细胞以后，会产生一系列生理效应，影响自身的稳定性，特别是表达型的质粒载体，外源基因的表达会引起宿主细胞的生长速率下降，以及质粒载体的丢失等现象。这种质粒的不稳定性包括分离不稳定和结构不稳定，前者指细菌细胞分裂过程中，有一个子细胞没有得到质粒拷贝，最终使无质粒的细胞成为优势群体；后者主要是指由于转座和重组，使质粒DNA重排或缺失。DNA的缺失、插入和重排是造成质粒载体结构不稳定的主要原因，同向重复短序列之间的同源重组、寄主染色体及质粒载体上的IS因子或转位因子也会引起结构的不稳定。细胞分裂过程中发生的质粒不平均分配，是导致质粒分离不稳定的重要原因。影响质粒载体稳定性的主要因素有新陈代谢负荷和拷贝数差异度。

新陈代谢负荷会影响质粒稳定性，这是因为质粒载体可增加寄主细胞的代谢负荷，有时能延长其世代时间15%左右。质粒相对分子质量的大小同宿主细胞生长延缓的程度正相关，这可能是由于质粒载体相对分子质量大，造成了宿主细胞DNA复制的负荷更大。宿主细胞为了维持质粒载体中外源基因的表达活性，也会在DNA转录和蛋白质翻译上增加额外的代谢负荷。如果外源基因携带较多的宿主细胞的稀有密码子，还会给宿主细胞带来所谓的“基因毒害”效应，降低质粒载体的稳定性，同时外源基因的表达产物对寄主细胞的毒害作用也会影响到质粒的稳定性。

拷贝数差异度是指在不同细胞中质粒的拷贝数各不相等，它也会影响质粒在宿主细胞中的稳定性。质粒拷贝数的差异程度可影响质粒的丢失速率，差异度大则很容易造成一些细胞发生质粒丢失，并逐渐发展为优势群体；差异度小则质粒相对稳定性更高。