Kromosom dan Plasmid Bakteri

Bakteri umumnya membawa sebagian besar gennya pada satu kromosom tunggal, biasanya melingkar, yang dipadatkan menjadi daerah padat yang disebut nukleoid, dan bakteri juga dapat membawa plasmid, molekul DNA yang lebih kecil yang bereplikasi secara independen. Kromosom menyimpan gen inti yang dibutuhkan sel untuk hidup, sementara plasmid sering membawa gen aksesori, termasuk gen untuk resistansi antibiotik dan virulensi, yang dapat berpindah antar sel.

Definition

Kromosom bakteri adalah genom utama sel, biasanya molekul DNA sirkular tunggal yang terkondensasi menjadi nukleoid; plasmid adalah molekul DNA yang lebih kecil, bereplikasi secara otonom yang membawa gen aksesori dan berbeda dari kromosom.

Scope

Topik ini mencakup bagaimana genom bakteri diorganisasikan dan dikemas, perbedaan antara DNA kromosom dan ekstrakromosom (plasmid), replikasi dan pemeliharaan plasmid, serta peran plasmid sebagai elemen genetik aksesori yang bergerak. Ini adalah tinjauan referensi tentang struktur dan fungsi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana kromosom bakteri diorganisasikan dan dipadatkan menjadi nukleoid?
• Apa yang membedakan DNA kromosom dari DNA plasmid?
• Bagaimana plasmid bereplikasi dan tetap stabil dipertahankan dalam populasi yang membelah?
• Jenis fungsi aksesori apa yang umumnya dibawa oleh plasmid?

Key concepts

• Kromosom bakteri sirkular
• Nukleoid dan pemadatan kromosom
• Superkoiling dan protein terkait nukleoid
• Plasmid dan replikon
• Asal replikasi
• Jumlah salinan plasmid dan inkompatibilitas
• Sistem pemeliharaan toksin-antitoksin
• Gen aksesori (resistansi dan virulensi)

Mechanisms

Sebagian besar genom bakteri diorganisasikan sebagai kromosom sirkular tunggal yang beberapa kali lipat lebih panjang dari sel, sehingga dilipat menjadi loop superkoil dan diorganisasikan oleh protein terkait nukleoid dan mesin mirip kondensin ke dalam nukleoid, seperti yang ditinjau oleh Wang dan rekan. Plasmid adalah replikon terpisah: masing-masing membawa asal replikasinya sendiri dan bereplikasi secara independen dari kromosom, dengan jumlah salinan dan kelompok inkompatibilitas ditentukan oleh sistem kontrol replikasi. Pewarisan stabil plasmid dengan jumlah salinan rendah diperkuat oleh sistem partisi dan oleh pembunuhan pasca-segregasi melalui lokus toksin-antitoksin, yang digambarkan oleh Gerdes dan rekan sebagai mekanisme yang secara selektif membunuh sel anak yang kehilangan plasmid. Plasmid dan elemen bergerak terkait bertindak sebagai genom aksesori yang dapat menyebarkan gen seperti determinan resistansi antibiotik di seluruh populasi.

Clinical relevance

Plasmid adalah kendaraan utama untuk penyebaran resistansi antimikroba dan gen virulensi tertentu di antara bakteri, itulah sebabnya biologi plasmid sangat penting untuk memahami epidemiologi resistansi. Entri ini menjelaskan biologi kromosom dan plasmid pada tingkat mekanistik dan bukan merupakan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan.

History

Istilah plasmid diperkenalkan oleh Joshua Lederberg pada tahun 1952 untuk menunjukkan determinan herediter ekstrakromosom, dan pekerjaan selanjutnya menetapkan plasmid sebagai replikon otonom. Pengakuan bahwa plasmid membawa gen resistansi yang dapat ditransfer, dan kemudian studi genom-skala dan pencitraan organisasi nukleoid yang ditinjau oleh Wang dan rekan, menyempurnakan gambaran modern tentang kromosom terstruktur yang disertai oleh genom aksesori yang bergerak.

Key figures

• Joshua Lederberg
• Stanley Cohen
• Kenn Gerdes

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara kromosom dan plasmid?

Kromosom membawa gen inti yang penting untuk kehidupan dan biasanya merupakan molekul sirkular besar tunggal, sedangkan plasmid adalah molekul DNA yang lebih kecil, bereplikasi secara independen yang membawa gen aksesori, seringkali dapat ditransfer.

Mengapa plasmid penting untuk resistansi antibiotik?

Banyak gen resistansi terletak pada plasmid yang dapat disalin dan ditransfer antar bakteri, memungkinkan resistansi menyebar dengan cepat di dalam dan di antara populasi bakteri.