Replicação Bacteriana e Divisão Celular

Antes de uma bactéria se dividir, ela deve copiar todo o seu genoma e distribuir uma cópia completa para cada célula-filha. A replicação do DNA bacteriano começa em uma única origem e prossegue em ambas as direções, enquanto a célula cresce e então se divide por fissão binária, com a cópia do cromossomo, segregação e formação de um septo de divisão coordenados para que cada nova célula herde um genoma completo.

Definition

A replicação e divisão celular bacteriana é o processo coordenado pelo qual uma bactéria duplica seu cromossomo a partir de uma origem definida e distribui as cópias para duas células-filhas através da fissão binária.

Scope

Este tópico abrange o ciclo celular bacteriano: iniciação e progressão da replicação do DNA, o replissomo, segregação do cromossomo duplicado e citocinese por fissão binária, incluindo a montagem do maquinário de divisão. É uma visão geral de referência mecanicista e não fornece instruções clínicas.

Core questions

• Como e onde a replicação do DNA bacteriano começa, e como ela prossegue ao redor do cromossomo?
• Qual máquina molecular realiza a replicação, e como sua precisão é assegurada?
• Como os cromossomos duplicados são segregados para as extremidades opostas da célula?
• Como o momento da divisão é coordenado com a conclusão da replicação?

Key concepts

• Origem de replicação (oriC)
• Replicação bidirecional e semiconservativa
• Replissomo e DNA polimerase III
• Síntese da fita líder e da fita atrasada
• Forquilha de replicação e término
• Segregação cromossômica
• Fissão binária e formação do septo
• Anel Z e o divisoma

Mechanisms

A replicação bacteriana é semiconservativa e bidirecional: ela se inicia em uma única origem definida, onde o cromossomo é desenrolado, e duas forquilhas de replicação progridem em direções opostas até se encontrarem no término. O replissomo, organizado em torno da DNA polimerase replicativa, copia a fita líder continuamente e a fita atrasada descontinuamente, com revisão e reparo de erros garantindo alta fidelidade, conforme revisado por O'Donnell e colegas. À medida que a replicação prossegue, os dois cromossomos-filhos são ativamente organizados e segregados em direção aos polos opostos da célula, um processo que Wang e colegas descrevem em termos de organização cromossômica e maquinário de partição. A divisão então ocorre por fissão binária, na qual a célula monta um anel contrátil no meio da célula que direciona a síntese de um septo e separa fisicamente as duas células-filhas, cada uma tendo recebido um genoma completo.

Clinical relevance

Vários alvos de fármacos antibacterianos residem no maquinário de replicação e divisão, e a taxa de replicação e divisão contribui para a rapidez com que as populações bacterianas crescem e respondem ao estresse. Esta entrada descreve a biologia subjacente e não é um guia para seleção de medicamentos ou manejo do paciente.

History

A natureza semiconservativa da replicação do DNA e a enzimologia das DNA polimerases estabeleceram a base molecular da cópia do genoma, e bactérias como Escherichia coli serviram como o modelo experimental central. Trabalhos subsequentes sobre o replissomo e sobre a segregação cromossômica e o aparelho de divisão, sintetizados em revisões por O'Donnell e por Wang e colegas, integraram a replicação com o ciclo celular bacteriano.

Key figures

• Arthur Kornberg
• Mike O'Donnell
• David Rudner

Seminal works

• odonnell-2013
• wang-2013

Frequently asked questions

O que significa que a replicação bacteriana é bidirecional?

A replicação começa em uma origem e duas forquilhas de replicação se afastam dela em direções opostas ao redor do cromossomo circular até se encontrarem no término, de modo que todo o genoma é copiado em aproximadamente metade do tempo que uma única forquilha levaria.

Como as bactérias se dividem?

A maioria das bactérias se divide por fissão binária: após o cromossomo ser copiado e segregado, uma máquina de divisão em forma de anel se monta no meio da célula e constrói um septo que divide a célula em duas células-filhas.