i mange år ble alle bakterier antatt å ha et enkelt, sirkulært kromosom i forhold til eukaryotene, som har lineære kromosomer. Kanskje dette skyldtes den begrensede prøven av bakteriestammer som ble studert på den tiden og sekvenseringsteknikkene som var tilgjengelige for å undersøke bakteriekromosomene. Imidlertid ble denne troen motbevist da bakterier med flere og / eller lineære kromosomer ble oppdaget i 1989.

Enkelt Og Sirkulært Kromosom

e. coli supercoiled kromosom

sirkulært kromosomkart over e. coli

i 1963 bestemte studier utført av flere forskere at escherichia coli-genomet ble organisert i Et enkelt sirkulært kromosom . Beviset for strukturen av kromosomalt DNA ble vist ved bilder oppnådd gjennom autoradiografi, elektronmikroskopi og bevegelige BILDER AV DNA ved hjelp av fluorescensmikroskopi. Cairns var den første forskeren for å få et bilde av hele kromosomet For E. coli . Teknikken som ble brukt var autoradiografi hvor kromosomet For E. coli ble merket med tritiummerket tymidin, en radioaktiv isotop av hydrogen . Imidlertid var størrelsene på kromosomene variable og det var en lav frekvens av sirkulære former oppdaget. Videre eksperimentering basert På hfr-konjugering viser overbevisende at E. coli har et sirkulært kromosom .

de publiserte dataene fra det sirkulære kromosomet I E. coli ble raskt vedtatt av mange forskere. Derfor Ble E. coli mye brukt som den primære modellen for å undersøke kromosomal replikasjon .

Flere Kromosomer

Kart over To sirkulære kromosomer Av R. sphaeroides

Det første beviset på flere kromosomer i bakterier ble funnet I Rhodobacter sphaeroides, En stavformet Gram-negativ bakterie (Figur 2). Forskerne var i stand til å gi et komplett fysisk kart Over r. sphaeroides genomet ved å skaffe kromosomale DNA-fragmenter gjennom restriction digest med AseI, SpeI, DraI og SnaBI fra det genomiske DNA, som bidro til å bevise eksistensen av flere kromosomer . PULS-feltet get electrophoresis (PFGE) brukes til å skille DNA-molekylene ved å bruke et elektrisk felt. I motsetning til standard gelelektroforese, blir spenningen konstant slått i tre forskjellige retninger . Forutsetningen her er at sirkulært DNA er immobilt mens det meste AV DNA mobiliseres ved brudd . FORDELEN MED PFGE er at DEN kan skille DNAs fra noen få kilobaser (kb) til over 10 megabase (Mb) par. DNA-fragmentene oppnådd ved bruk av endonukleaser som SnaBI produserer et tydelig mønster av bånd som er nyttige for fysisk kartlegging av kromosomene. Det første beviset som førte til ideen om to sirkulære kromosomer var fra genomisk DNA-fordøyelse ved Hjelp Av SnaBI og AseI, hvor fragmentene ble separert ved HJELP AV PFGE og hybridisering med hemA som en sonde . Resultatene viste at SnaBI-fragmentet på 784 kb var lokalisert i Sin helhet innenfor AseI-fragmentene D, E og H på 914 kb . Det er imidlertid en 130 kb DNA uforklart, noe som gjør det aritmetisk umulig siden det må være en total SnaBI fragmentlengde på 1,225 kb . Derfor Kan Ikke asei-fragmentene D, E og H knyttes sammen med De andre sammenhengende asei-fragmentene . Gjennom prosessen med å begrense hvordan fragmentene forbinder, ble kromosomene fysisk kartlagt. På molekylær basis ble dette eksperimentet brukt til å bestemme At R. sphaeroides har to sirkulære kromosomer, hvor den ene er 3,1 Mb og den andre er 0,9 Mb . I form av en genetisk basis, avbrutt parring eksperimenter ved Hjelp Av Hfr stammer styrket bevis for tilstedeværelsen av flere kromosomer I R. sphaeroides .

Lineære Kromosomer

i 1970 ble det første beviset på lineære kromosomer oppdaget, men den begrensede tilgjengeligheten av vitenskapelige teknikker og en sterk tro på bakteriell kromosomal sirkularitet var så overbevisende at mange ikke tok inn denne ideen til mye senere. I 1989 ble pulsfelt gelelektroforese teknikken utviklet, og brukt i forbindelse med restriction digests for å verifisere at spirochete Borrelia burgdorferi har et lineært kromosom ved hjelp av en lignende prosess for å begrense ned ved å koble de separerte fragmentene som R. sphaeroides . B. burgdorferi var den første bakterien som viste at lineære kromosomer er tilstede i prokaryoter, og størrelsen på kromosomet ble funnet å være rundt 1,0 Mb . Denne kromosomorganisasjonen er sammenlignbar med den eukaryotiske kromosomorganisasjonen.

Problemer med Lineære Kromosomer

to problemer oppstår med tilstedeværelse og bruk av lineære kromosomer sammenlignet med sirkulære kromosomer i prokaryoter. For det første må de frie dobbeltstrengede DNA-endene ha en slags beskyttelse slik at intracellulære nukleaser ikke nedbryter dem . For det andre vil telomerer, som er endene av de lineære DNA-molekylene, kreve en annen prosess for DNA-replikasjon . For beskyttelse er det to typer telomerer som har blitt observert. Den første kalles palindromiske hårnålsløkker, der det ikke finnes frie dobbeltstrengede ender . Den andre typen er invertron telomerer hvor kromosomene inneholder et protein som binder seg til 5 ‘ – endene , . Dette finnes i streptomyces lineære kromosomer. NÅR DET gjelder DNA-replikasjon av endene av de lineære DNA-molekylene, er det ikke mye kjent om mekanismen.

Andre Funn Av Lineære Kromosomer

s. griseus er En Gram-positiv bakterie kjent for å produsere antibiotika, streptomycin . Denne bakterien har også et lineært kromosom identifisert gjennom pulsfelt gelelektroforese i forbindelse med begrensningsfordøyelser . Det finnes også Andre Streptomyces-arter med lineære kromosomer identifisert.

agrobacterium tumefaciens

ved hjelp av pulsfelt gelelektroforese ble a. tumefaciens-genomet analysert, hvor ett lineært kromosom og ett sirkulært kromosom ble identifisert . Størrelsen på det lineære kromosomet er 2100 Kb, som er mindre enn det 3000 Kb sirkulære kromosomet . Agrobacterium-artene har et nært 16s rRNA-sekvensforhold med Brucella-arter, som har medlemmer kjent for å ha to sirkulære kromosomer .

Andre Funn Av Flere Kromosomer

B. melitensis er En Gram-negativ coccobacillus-bakterie, som har to sirkulære kromosomer . De to kromosomstørrelsene er 2117 Kb Og 1178 Kb . Andre Brucella-arter med to sirkulære kromosomer inkluderer B. suis biovar 1, b. suis biovar 2, b. suis biovar 4, B. abortus og B. ovis .

Paracoccus denitrificans

P. Denitrificans er en spesiell bakterie med tre sirkulære kromosomer identifisert ved pulsfelt gelelektroforese . De omtrentlige størrelsene på kromosomene er 2, 1,1 og 0,64 Mb .

Vibrio Arter

det er mange andre bakterier med flere kromosomer, Men vibrio arter har medlemmer som har to sirkulære kromosomer . Disse inkluderer V. cholerae, v. parahaemolyticus, v. vulnificus Og v. fluvialis .

Summary of Currently Known Bacterial Chromosome Organizations

(1) Allardet-Servent, A., Michaux-Charachon, S., Jumas-Bilak, E., Karayan, L. and Ramuz, M. «Presence of One Linear and One Circular Chromosome in the Agrobacterium tumefaciens C58 Genome.” Journal of Bacteriology, 1993, 175(24): 7869-7874

(2) Baril, C., Richaud, C., Baranton, G. and Saint-Girons, I. «Lineært Kromosom Av Borrelia burgdorferi.»Res. Mikrobiol., 1989, 140: 507-516

(3) Bendich, A. J. «Formen Av Kromosomale DNA-Molekyler I Bakterielle Celler.»Biochimie, 2001, 83: 177-186

(4) Cairns, J.» Bakteriekromosomet og Dets Replikasjonsmåte Sett Ved Autoradiografi.»J. Mol. Biol., 1963, 6: 208-213

(5) Del Vecchio, V. G., Kapatral, V., Elzer, P., Patra, G. Og Mujer, C. V. «Genomet Av Brucella melitensis.»Veterinær mikrobiologi, 2002, 90: 587-592

(6) Egan, Es, Fogel, Ma og Waldor, Mk» Delt Genomer: Forhandle Cellesyklusen I Prokaryoter Med Flere Kromosomer.»Molekylær Mikrobiologi, 2005, 56(5): 1129-1138

(7)Griswold, A.» Genomemballasje I Prokaryoter: Det Sirkulære Kromosomet Av E. coli .»Nature Education, 2008, 1 (1)

(8) Hinnebusch, J. Og Tilly, K.» Lineære Plasmider og Kromosomer I Bakterier .»Molekylær Mikrobiologi, 1993, 10(5): 917-922

(9 )Jumas-Bilak, E., Michaux-Charachon, S., Bourg, G., O’ Callaghan, D. Og Ramuz, M. » Forskjeller I Kromosomnummer og Genomarrangementer i Slekten Brucella.»Mol. Mikrobiol., 1998, 27(1): 99-106

(10) Lezhava A., Mizukami, T., Kajitani, T., Kameoka, D., Redenbach, M., Shinkawa, H., Nimi, O. Og Kinashi, H. » Fysisk Kart Over Stremptomyces griseus Lineære Kromosom.»Journal Of Bacteriology», 1995, 177(22): 6492-6498

(11) Suwanto, A. Og Kaplan, S. » Kromosomoverføring I Rhodobacter sphaeroides: Hfr-Dannelse og Genetisk Bevis for To Unike Sirkulære Kromosomer .»Journal Of Bacteriology», 1992, 174(4): 1135-1145

(12) Suwanto, A. Og Kaplan, S. » Fysisk Og Genetisk Kartlegging Av Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 Genomet: Tilstedeværelse Av To Unike Sirkulære Kromosomer.»Journal Of Bacteriology», 1989, 171(11): 5850-5859

(13) Ussery, D. «Bakteriofaggenetikk.»2000,http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/roanoke /genetics980311.html

(14) Volff, J. N. Og Altenbuchner, J. » En Ny Begynnelse Med Nye Ender: Linearisering Av Sirkulære Kromosomer under Bakteriell Evolusjon.»FEMS Microbiology Letters, 2000, 186: 143-150

(15) Winterstein, C. Og Ludwig, B. «Gener Som Koder For Respiratoriske Komplekser Kart På Alle Tre Kromosomer Av Paracoccus Denitrificans Genomet.” Arch. Mikrobiol., 1998, 169(4): 275-281

(16) Yamaichi, Y., Iida, T., Park, Ks, Yamamoto, K. Og Honda, T. «Fysisk Og Genetisk Kart Over Genomet Av Vibrio parahaemolyticus: Tilstedeværelse Av To Kromosomer i Vibrio-Arter.»Mol Mikrobiol., 1999, 31(5): 1513-1521