Réplication bactérienne et division cellulaire

Avant qu'une bactérie ne se divise, elle doit copier l'intégralité de son génome et distribuer une copie complète à chaque cellule fille. La réplication de l'ADN bactérien débute à une seule origine et se déroule dans les deux directions, tandis que la cellule croît puis se divise par fission binaire. La copie du chromosome, sa ségrégation et la formation d'un septum de division sont coordonnées de manière à ce que chaque nouvelle cellule hérite d'un génome complet.

Definition

La réplication bactérienne et la division cellulaire désignent le processus coordonné par lequel une bactérie duplique son chromosome à partir d'une origine définie et répartit les copies dans deux cellules filles par fission binaire.

Scope

Ce sujet couvre le cycle cellulaire bactérien : l'initiation et la progression de la réplication de l'ADN, le réplisome, la ségrégation du chromosome dupliqué et la cytokinèse par fission binaire, y compris l'assemblage de la machinerie de division. Il s'agit d'un aperçu de référence mécanistique et ne fournit pas d'instructions cliniques.

Core questions

• Comment et où la réplication de l'ADN bactérien débute-t-elle, et comment se déroule-t-elle autour du chromosome ?
• Quelle machine moléculaire réalise la réplication, et comment sa précision est-elle assurée ?
• Comment les chromosomes dupliqués sont-ils ségrégués aux extrémités opposées de la cellule ?
• Comment la synchronisation de la division est-elle coordonnée avec l'achèvement de la réplication ?

Key concepts

• Origine de réplication (oriC)
• Réplication bidirectionnelle, semi-conservative
• Réplisome et ADN polymérase III
• Synthèse du brin direct et du brin indirect
• Fourche de réplication et terminus
• Ségrégation chromosomique
• Fission binaire et formation du septum
• Anneau Z et le divisome

Mechanisms

La réplication bactérienne est semi-conservative et bidirectionnelle : elle s'initie à une seule origine définie, où le chromosome est déroulé, et deux fourches de réplication progressent dans des directions opposées jusqu'à se rencontrer au niveau du terminus. Le réplisome, organisé autour de l'ADN polymérase réplicative, copie le brin direct de manière continue et le brin indirect de manière discontinue, avec une relecture et une réparation des mésappariements assurant une haute fidélité, comme l'ont examiné O'Donnell et ses collègues. Au fur et à mesure que la réplication progresse, les deux chromosomes filles sont activement organisés et ségrégués vers les pôles cellulaires opposés, un processus que Wang et ses collègues décrivent en termes d'organisation chromosomique et de machinerie de partitionnement. La division se produit ensuite par fission binaire, au cours de laquelle la cellule assemble un anneau contractile au milieu de la cellule qui dirige la synthèse d'un septum et sépare physiquement les deux cellules filles, chacune ayant reçu un génome complet.

Clinical relevance

Plusieurs cibles de médicaments antibactériens se trouvent dans la machinerie de réplication et de division, et le taux de réplication et de division contribue à la rapidité avec laquelle les populations bactériennes croissent et réagissent au stress. Cette entrée décrit la biologie sous-jacente et n'est pas un guide pour la sélection de médicaments ou la prise en charge des patients.

History

La nature semi-conservative de la réplication de l'ADN et l'enzymologie des ADN polymérases ont établi la base moléculaire de la copie du génome, et des bactéries telles que Escherichia coli ont servi de modèle expérimental central. Des travaux ultérieurs sur le réplisome, la ségrégation chromosomique et l'appareil de division, synthétisés dans des revues par O'Donnell et par Wang et ses collègues, ont intégré la réplication au cycle cellulaire bactérien.

Key figures

• Arthur Kornberg
• Mike O'Donnell
• David Rudner

Seminal works

• odonnell-2013
• wang-2013

Frequently asked questions

Que signifie le fait que la réplication bactérienne est bidirectionnelle ?

La réplication débute à une origine unique et deux fourches de réplication s'éloignent de celle-ci dans des directions opposées autour du chromosome circulaire jusqu'à ce qu'elles se rencontrent au niveau du terminus, de sorte que l'intégralité du génome est copiée en environ la moitié du temps qu'une seule fourche prendrait.

Comment les bactéries se divisent-elles ?

La plupart des bactéries se divisent par fission binaire : après que le chromosome est copié et ségrégué, une machine de division en forme d'anneau s'assemble au milieu de la cellule et construit un septum qui divise la cellule en deux cellules filles.