HFRセル

高頻度組換え細胞（Hfr 細胞） （Hfr 株とも呼ばれる）は、接合プラスミド（たとえば、F 因子）が染色体DNA に組み込まれた細菌です。プラスミドの細胞の染色体への組み込みは、相同組換えによって行われます。染色体組み込みが可能な接合プラスミドは、エピソーム（プラスミドとして存在することも、染色体に組み込まれることもできる DNA セグメント）とも呼ばれます。接合が発生すると、Hfr 細胞は、細胞の染色体遺伝子を、エピソームを欠く 受容側の F ^{−細胞に非常に効率的に送達します。}

Hfr株はルカ・カヴァッリ＝スフォルツァによって初めて特徴づけられました。ウィリアム・ヘイズも独立して別のHfr株を単離しました。^[2]

Hfr 細胞は細菌ゲノムの一部を伝達することができる。細菌の染色体 DNA に組み込まれているにもかかわらず、Hfr 細胞の F 因子は、最初に細菌染色体から切り出されなくても接合伝達を開始することができる。接合中に F 因子自体が伝達されるという性質上、細菌ゲノムの残りの部分も一緒に引きずられる。したがって、通常の F ⁺細胞とは異なり、Hfr 株は通常の接合と同様に、交配ブリッジを介して DNA全体を伝達しようとする。典型的な接合では、受容細胞も接合後に F 因子プラスミドのコピー全体を受け取るため F ⁺になるが、これは Hfr 細胞が介在する接合では当てはまらない。細菌染色体のサイズが大きいため、細胞が物理的接触を維持するのに必要な時間が長すぎるため、染色体全体が F ⁻細胞に伝達されることは非常にまれである。そのため、接合伝達が完全ではないため（プラスミドと細菌染色体の環状の性質上、F因子が伝達されるには途中で切断される可能性があるため完全な伝達が必要である）、受容F−^細胞は完全なF因子配列を受け取らず、性ピルスを形成できないためF ⁺にはなりません。^[3]

Hfr 細胞が媒介する接合では、DNA の転移はF 因子内にある転移起点 ( oriT ) から始まり、染色体内の F 因子の方向に応じて時計回りまたは反時計回りに続きます。したがって、F ⁻細胞に転移される染色体 DNA の長さは、接合が起こるのに許される時間に比例します。これにより、細菌染色体上の遺伝子が順次転移します。細菌遺伝学者はこの原理を利用して、細菌染色体上の遺伝子をマッピングします。この技術は、遺伝学者が接合を異なる期間にわたって起こさせ、その後高速ブレンダーで接合を停止するため、中断交配と呼ばれます。代謝機能に影響を及ぼしたり抗生物質耐性を引き起こしたりする複数の遺伝子の変異を持つ株を含むHfr 株と F ⁻株を使用し、選択寒天プレート上の受容細胞の表現型を調べることで、どの遺伝子が最初に受容細胞に導入され、したがって染色体上の oriT配列に近いかを推測できます。

Fプライム細胞には、染色体DNAと統合され、染色体から切り取られる際に染色体DNAの一部を運ぶFプラスミドが含まれています。したがって、Fプライムプラスミドは、接合中にプラスミドとともに受容細胞に伝達される染色体DNAの一部を含むプラスミドです。^[4]