大腸菌スーパーコイル染色体

Rの二つの環状染色体のマップ。 細菌中の複数の染色体の最初の証拠は、棒状のグラム陰性細菌であるRhodobacter sphaeroidesで発見されました（図2）。 研究者らは、ゲノムDNAからAseI、SpeI、DraI、SnaBIを用いた制限消化を介して染色体DNA断片を得ることにより、R.sphaeroidesゲノムの完全な物理マップを提供することができ、複数の染色体の存在を証明するのに役立った。 パルス磁場get電気泳動（PFGE）は、電界を印加することによってDNA分子を分離するために使用されます。 標準的なゲル電気泳動とは異なり、電圧は常に三つの異なる方向に切り替えられます。 ここでの仮定は、DNAの大部分が破損によって動員されている間、環状DNAは不動であるということです。 PFGEの利点は、数キロベース（kb）から10メガベース（Mb）以上のペアにDnaを分離できることです。 SnaBIのようなエンドヌクレアーゼを用いて得られたDNA断片は、染色体の物理的マッピングに有用なバンドの明確なパターンを生成する。 二つの環状染色体のアイデアにつながる最初の証拠は、断片がプローブとしてhemAとpfgeとハイブリダイゼーションを使用して分離されたSnaBIとAseIを用いたゲノ 結果は、７ ８ ４ｋｂのＳｎａｂｉ断片が、９ １ ４ｋｂのＡｓｅｉ断片Ｄ、Ｅ、およびＨ内に完全に位置していることを示した。 しかし、130kbのDNAが不明であり、SnaBI断片の長さは1,225kbでなければならないため、算術的に不可能である。 したがって、Ａｓｅｉ断片Ｄ、ＥおよびＨは、他の連続したＡｓｅｉ断片と結合することができない。 断片がどのように接続するかを絞り込むプロセスを通じて、染色体は物理的にマッピングされました。 分子ベースでは、この実験を用いて、R.sphaeroidesが3.1Mbであり、他方が0.9Mbである二つの円形染色体を有することを決定した。 遺伝的基礎の観点から、Hfr株を用いた中断交配実験は、R.sphaeroidesにおける複数の染色体の存在の証拠を強化した。

線形染色体

1970年に、線形染色体の最初の証拠が発見されましたが、科学的技術の利用可能性が限られており、細菌の染色体の循環性の強い信念は、多くの人々がずっと後までこの考えを受け入れなかったほど説得力がありました。 1989年までに、パルスフィールドゲル電気泳動法が開発され、spirochete Borrelia burgdorferiがr.sphaeroidesのような分離された断片を接続することによって絞り込みの同様のプロセスを使用して線形染色体を持っていることを確認するために制限消化と組み合わせて使用された。 B. burgdorferiは、線状染色体が原核生物に存在することを示した最初の細菌であり、染色体のサイズは約1.0Mbであることが判明した。 この染色体組織は真核生物の染色体組織に匹敵する。

線状染色体の問題

原核生物における環状染色体と比較して、線状染色体の存在と使用には二つの問題が生じます。 第一に、遊離二本鎖DNA末端は、細胞内ヌクレアーゼがそれらを分解しないように、何らかの保護を持たなければならない。 第二に、直鎖状DNA分子の末端であるテロメアは、DNA複製のために異なるプロセスを必要とする。 保護のために、観察されたテロメアの2つのタイプがあります。 最初のものは回文ヘアピンループと呼ばれ、利用可能な自由な二本鎖端がない。 他のタイプは染色体が5’端に結合する蛋白質を含んでいるinvertronテロメアです。 これはStreptomycesの線形染色体で見つけることができます。 直鎖状DNA分子の末端のDNA複製に関しては、そのメカニズムについてはあまり知られていない。

線状染色体の他の所見

s.griseusは、抗生物質、ストレプトマイシンを産生することが知られているグラム陽性細菌です。 この細菌にまた制限の消化と共に脈拍分野のゲルの電気泳動によって識別される線形染色体があります。 線状染色体が同定された他のStreptomyces種もある。

Agrobacterium tumefaciens

パルスフィールドゲル電気泳動を用いて、a.tumefaciensゲノムを分析し、一つの線状染色体と一つの環状染色体を同定した。 線状染色体のサイズは2100Kbであり、これは3000Kbの円形染色体よりも小さい。 アグロバクテリウム種は、二つの円形染色体を持つことが知られているメンバーを持っているブルセラ種と近い16s rRNA配列関係を持っています。

複数の染色体の他の所見

B.melitensisはグラム陰性のcoccobacillus細菌であり、二つの円形染色体を有する。 2つの染色体サイズは2117Kbと1178Kbです。 2つの環状染色体を持つ他のブルセラ種には、B.suis biovar1、B.suis biovar2、B.suis biovar4、B.abortusおよびB.ovisが含まれる。

Paracoccus denitrificans

P.denitrificansは、パルスフィールドゲル電気泳動によって同定された三つの円形染色体を有する特殊な細菌である。 染色体のおおよそのサイズは2、1.1、および0.64Mbです。

ビブリオ種

複数の染色体を持つ他の多くの細菌がありますが、ビブリオ種は2つの円形の染色体を持つメンバーを持っています。

ビブリオ種

これらはV.cholerae、V.parahaemolyticus、V.vulnificusおよびV.fluvialisを含んでいます。

Summary of Currently Known Bacterial Chromosome Organizations

Bacteria	Chromosome Organization
Agrobacterium tumefaciens	One linear and one circular
Bacillus subtilis	Single and circular
Bacillus subtilis	Single and linear
Borrelia burgdorferi	Two circular
Brucella abortus	Two circular
Brucella melitensis	Two circular
Brucella ovis	Two circular
Brucella suis biovar 1	Two circular
Brucella suis biovar 2	Two circular
Brucella suis biovar 4	Two circular
Escherichia coli	Single and circular
Paracoccus denitrificans	Three circular
Pseudomonas aeruginosa	Single and circular
Rhodobacter sphaeroides	Two circular
Streptomyces griseus	Linear
Vibrio cholerae	Two circular
Vibrio fluvialis	Two circular
Vibrio parahaemolyticus	Two circular
Vibrio vulnificus	Two circular

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