الكروموسوم البكتيري والبلازميدات
تحمل البكتيريا عادةً معظم جيناتها على كروموسوم واحد، يكون عادةً دائريًا ومضغوطًا في منطقة كثيفة تسمى النيوكليويد، وقد تحمل أيضًا بلازميدات، وهي جزيئات DNA أصغر تتكاثر بشكل مستقل. يحمل الكروموسوم الجينات الأساسية التي تحتاجها الخلية للعيش، بينما غالبًا ما تحمل البلازميدات جينات إضافية، بما في ذلك تلك المتعلقة بمقاومة المضادات الحيوية والضراوة، والتي يمكن أن تنتقل بين الخلايا.
Definition
الكروموسوم البكتيري هو الجينوم الرئيسي للخلية، وعادة ما يكون جزيء DNA دائريًا واحدًا مكثفًا في النيوكليويد؛ والبلازميد هو جزيء DNA أصغر يتكاثر ذاتيًا ويحمل جينات إضافية ويختلف عن الكروموسوم.
Scope
يغطي هذا الموضوع كيفية تنظيم وتعبئة الجينوم البكتيري، والتمييز بين الحمض النووي الكروموسومي وخارج الكروموسومي (البلازميد)، وتكاثر البلازميد وصيانته، ودور البلازميدات كعناصر وراثية متحركة وإضافية. إنه نظرة عامة مرجعية للهيكل والوظيفة، وليس إرشادات سريرية.
Core questions
- كيف يتم تنظيم الكروموسوم البكتيري وضغطه في النيوكليويد؟
- ما الذي يميز الحمض النووي الكروموسومي عن الحمض النووي للبلازميد؟
- كيف تتكاثر البلازميدات وتحافظ على استقرارها في مجموعة سكانية منقسمة؟
- ما هي أنواع الوظائف الإضافية التي تحملها البلازميدات عادةً؟
Key concepts
- الكروموسوم البكتيري الدائري
- النيوكليويد وضغط الكروموسوم
- الالتفاف الفائق والبروتينات المرتبطة بالنيوكليويد
- البلازميد ووحدة التضاعف
- أصل التضاعف
- عدد نسخ البلازميد وعدم التوافق
- أنظمة صيانة السموم والمضادات
- الجينات الإضافية (المقاومة والضراوة)
Mechanisms
تُنظم معظم الجينومات البكتيرية ككروموسوم دائري واحد أطول بعدة مراتب من الخلية، لذلك يتم طيه في حلقات فائقة الالتفاف وتنظيمه بواسطة بروتينات مرتبطة بالنيوكليويد وآلية شبيهة بالمكثف في النيوكليويد، كما راجعها وانغ وزملاؤه. البلازميدات هي وحدات تضاعف منفصلة: يحمل كل منها أصله الخاص ويتكاثر بشكل مستقل عن الكروموسوم، مع تحديد عدد النسخ ومجموعات عدم التوافق بواسطة نظام التحكم في التضاعف. يتم تعزيز الوراثة المستقرة للبلازميدات ذات النسخ المنخفضة بواسطة أنظمة التقسيم وبواسطة القتل بعد الانفصال من خلال مواضع السموم والمضادات، والتي يصفها غيرديس وزملاؤه بأنها آلية تقتل بشكل انتقائي الخلايا الوليدة التي تفقد البلازميد. تعمل البلازميدات والعناصر المتنقلة ذات الصلة كجينومات إضافية يمكنها نشر الجينات مثل محددات مقاومة المضادات الحيوية عبر المجموعات السكانية.
Clinical relevance
البلازميدات هي وسيلة رئيسية لانتشار مقاومة مضادات الميكروبات وبعض جينات الضراوة بين البكتيريا، ولهذا السبب فإن بيولوجيتها محورية لفهم وبائيات المقاومة. يشرح هذا المدخل بيولوجيا الكروموسوم والبلازميد على مستوى ميكانيكي وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج.
History
صاغ جوشوا ليدربيرغ مصطلح البلازميد في عام 1952 للدلالة على المحددات الوراثية خارج الكروموسومية، وأثبت العمل اللاحق أن البلازميدات هي وحدات تضاعف مستقلة. أدى إدراك أن البلازميدات تحمل جينات مقاومة قابلة للانتقال، ثم الدراسات اللاحقة على نطاق الجينوم ودراسات التصوير لتنظيم النيوكليويد التي راجعها وانغ وزملاؤه، إلى صقل الصورة الحديثة للكروموسوم المنظم المصحوب بجينوم إضافي متنقل.
Key figures
- Joshua Lederberg
- Stanley Cohen
- Kenn Gerdes
Related topics
Seminal works
- wang-2013
- smillie-2010
- frost-2005
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الكروموسوم والبلازميد؟
- يحمل الكروموسوم الجينات الأساسية الضرورية للحياة وهو عادة جزيء دائري كبير واحد، بينما البلازميد هو جزيء DNA أصغر يتكاثر بشكل مستقل ويحمل جينات إضافية، وغالبًا ما تكون قابلة للانتقال.
- لماذا تعتبر البلازميدات مهمة لمقاومة المضادات الحيوية؟
- توجد العديد من جينات المقاومة على البلازميدات التي يمكن نسخها ونقلها بين البكتيريا، مما يسمح للمقاومة بالانتشار بسرعة داخل وبين المجموعات البكتيرية.