Chromosome bactérien et plasmides

Une bactérie porte généralement la plupart de ses gènes sur un chromosome unique, généralement circulaire, qui est compacté dans une région dense appelée le nucléoïde, et elle peut également porter des plasmides, des molécules d'ADN plus petites qui se répliquent indépendamment. Le chromosome contient les gènes essentiels dont une cellule a besoin pour vivre, tandis que les plasmides portent souvent des gènes accessoires, y compris ceux de la résistance aux antibiotiques et de la virulence, qui peuvent se déplacer entre les cellules.

Definition

Le chromosome bactérien est le génome principal de la cellule, généralement une seule molécule d'ADN circulaire condensée dans le nucléoïde ; un plasmide est une molécule d'ADN plus petite, se répliquant de manière autonome, qui porte des gènes accessoires et est distincte du chromosome.

Scope

Ce sujet couvre la manière dont le génome bactérien est organisé et empaqueté, la distinction entre l'ADN chromosomique et extrachromosomique (plasmidique), la réplication et le maintien des plasmides, et le rôle des plasmides en tant qu'éléments génétiques accessoires mobiles. Il s'agit d'un aperçu de référence de la structure et de la fonction, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Comment un chromosome bactérien est-il organisé et compacté dans le nucléoïde ?
• Qu'est-ce qui distingue l'ADN chromosomique de l'ADN plasmidique ?
• Comment les plasmides se répliquent-ils et se maintiennent-ils de manière stable dans une population en division ?
• Quels types de fonctions accessoires les plasmides portent-ils couramment ?

Key concepts

• Chromosome bactérien circulaire
• Nucléoïde et compaction du chromosome
• Surenroulement et protéines associées au nucléoïde
• Plasmide et réplicon
• Origine de réplication
• Nombre de copies plasmidiques et incompatibilité
• Systèmes de maintien toxine-antitoxine
• Gènes accessoires (de résistance et de virulence)

Mechanisms

La plupart des génomes bactériens sont organisés sous la forme d'un chromosome circulaire unique, plusieurs ordres de grandeur plus long que la cellule ; il est donc replié en boucles surenroulées et organisé par des protéines associées au nucléoïde et des machineries de type condensine dans le nucléoïde, comme l'ont examiné Wang et ses collègues. Les plasmides sont des réplicons distincts : chacun porte sa propre origine et se réplique indépendamment du chromosome, le nombre de copies et les groupes d'incompatibilité étant déterminés par le système de contrôle de la réplication. L'héritage stable des plasmides à faible nombre de copies est renforcé par des systèmes de partitionnement et par la mort post-ségrégationnelle via des loci toxine-antitoxine, que Gerdes et ses collègues décrivent comme un mécanisme qui tue sélectivement les cellules filles qui perdent le plasmide. Les plasmides et les éléments mobiles apparentés agissent comme des génomes accessoires qui peuvent propager des gènes tels que les déterminants de la résistance aux antibiotiques à travers les populations.

Clinical relevance

Les plasmides sont un véhicule principal pour la propagation de la résistance antimicrobienne et de certains gènes de virulence parmi les bactéries, c'est pourquoi leur biologie est essentielle à la compréhension de l'épidémiologie de la résistance. Cette entrée explique la biologie du chromosome et des plasmides à un niveau mécanistique et ne constitue pas une base pour les décisions diagnostiques ou thérapeutiques.

History

Le terme plasmide a été introduit par Joshua Lederberg en 1952 pour désigner les déterminants héréditaires extrachromosomiques, et les travaux ultérieurs ont établi les plasmides comme des réplicons autonomes. La reconnaissance que les plasmides portent des gènes de résistance transférables, et plus tard les études à l'échelle du génome et d'imagerie de l'organisation du nucléoïde examinées par Wang et ses collègues, ont affiné l'image moderne d'un chromosome structuré accompagné d'un génome accessoire mobile.

Key figures

• Joshua Lederberg
• Stanley Cohen
• Kenn Gerdes

Seminal works

• wang-2013
• smillie-2010
• frost-2005

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un chromosome et un plasmide ?

Le chromosome porte les gènes essentiels à la vie et est généralement une seule grande molécule circulaire, tandis qu'un plasmide est une molécule d'ADN plus petite, se répliquant indépendamment, qui porte des gènes accessoires, souvent transférables.

Pourquoi les plasmides sont-ils importants pour la résistance aux antibiotiques ?

De nombreux gènes de résistance sont situés sur des plasmides qui peuvent être copiés et transférés entre bactéries, permettant à la résistance de se propager rapidement au sein et entre les populations bactériennes.