Replikasi Bakteri dan Pembelahan Sel

Sebelum bakteri membelah, ia harus menyalin seluruh genomnya dan mendistribusikan satu salinan lengkap ke setiap sel anakan. Replikasi DNA bakteri dimulai pada satu titik asal dan berlangsung di kedua arah, sementara sel tumbuh dan kemudian membelah melalui pembelahan biner, dengan penyalinan kromosom, segregasi, dan pembentukan septum pembelahan dikoordinasikan sehingga setiap sel baru mewarisi genom yang lengkap.

Definition

Replikasi bakteri dan pembelahan sel adalah proses terkoordinasi di mana bakteri menduplikasi kromosomnya dari asal yang ditentukan dan memisahkan salinan-salinan tersebut menjadi dua sel anakan melalui pembelahan biner.

Scope

Topik ini mencakup siklus sel bakteri: inisiasi dan progresi replikasi DNA, replisom, segregasi kromosom yang diduplikasi, dan sitokinesis melalui pembelahan biner, termasuk perakitan mesin pembelahan. Ini adalah tinjauan referensi mekanistik dan tidak memberikan instruksi klinis.

Core questions

• Bagaimana dan di mana replikasi DNA bakteri dimulai, dan bagaimana prosesnya berlangsung di sekitar kromosom?
• Mesin molekuler apa yang melakukan replikasi, dan bagaimana akurasinya dipastikan?
• Bagaimana kromosom yang diduplikasi disegregasikan ke ujung sel yang berlawanan?
• Bagaimana waktu pembelahan dikoordinasikan dengan penyelesaian replikasi?

Key concepts

• Asal replikasi (oriC)
• Replikasi bidireksional, semikonservatif
• Replisom dan DNA polimerase III
• Sintesis untai utama dan untai tertinggal
• Garpu replikasi dan terminus
• Segregasi kromosom
• Pembelahan biner dan pembentukan septum
• Cincin-Z dan divisom

Mechanisms

Replikasi bakteri bersifat semikonservatif dan bidireksional: dimulai pada satu titik asal yang ditentukan, di mana kromosom diurai, dan dua garpu replikasi bergerak berlawanan arah hingga bertemu di terminus. Replisom, yang diorganisasikan di sekitar DNA polimerase replikatif, menyalin untai utama secara kontinu dan untai tertinggal secara diskontinu, dengan pemeriksaan dan perbaikan ketidaksesuaian memastikan fidelitas tinggi, seperti yang ditinjau oleh O'Donnell dan rekan. Seiring berjalannya replikasi, kedua kromosom anakan secara aktif diorganisasikan dan disegregasikan menuju kutub sel yang berlawanan, sebuah proses yang dijelaskan oleh Wang dan rekan dalam hal organisasi kromosom dan mesin partisi. Pembelahan kemudian terjadi melalui pembelahan biner, di mana sel merakit cincin kontraktil di tengah sel yang mengarahkan sintesis septum dan secara fisik memisahkan kedua sel anakan, masing-masing telah menerima genom yang lengkap.

Clinical relevance

Beberapa target obat antibakteri terletak pada mesin replikasi dan pembelahan, dan laju replikasi dan pembelahan berkontribusi pada seberapa cepat populasi bakteri tumbuh dan merespons stres. Entri ini menjelaskan biologi yang mendasarinya dan bukan panduan untuk pemilihan obat atau manajemen pasien.

History

Sifat semikonservatif replikasi DNA dan enzimologi DNA polimerase menetapkan dasar molekuler penyalinan genom, dan bakteri seperti Escherichia coli berfungsi sebagai model eksperimental utama. Pekerjaan selanjutnya tentang replisom dan segregasi kromosom serta aparatus pembelahan, yang disintesis dalam tinjauan oleh O'Donnell dan oleh Wang dan rekan, mengintegrasikan replikasi dengan siklus sel bakteri.

Key figures

• Arthur Kornberg
• Mike O'Donnell
• David Rudner

Seminal works

• odonnell-2013
• wang-2013

Frequently asked questions

Apa artinya replikasi bakteri bersifat bidireksional?

Replikasi dimulai pada satu titik asal dan dua garpu replikasi bergerak menjauh darinya dalam arah yang berlawanan di sekitar kromosom melingkar hingga bertemu di terminus, sehingga seluruh genom disalin dalam waktu sekitar setengah dari waktu yang dibutuhkan oleh satu garpu.

Bagaimana bakteri membelah?

Sebagian besar bakteri membelah melalui pembelahan biner: setelah kromosom disalin dan disegregasikan, mesin pembelahan berbentuk cincin berkumpul di tengah sel dan membangun septum yang membelah sel menjadi dua sel anakan.