Bakteriyel Kromozom ve Plazmitler
Bir bakteri genellikle genlerinin çoğunu tek, genellikle dairesel bir kromozom üzerinde taşımaktadır; bu kromozom, nükleoid adı verilen yoğun bir bölgede sıkıştırılmaktadır. Ayrıca bağımsız olarak çoğalan daha küçük DNA molekülleri olan plazmitleri de taşıyabilmektedir. Kromozom, bir hücrenin yaşaması için gerekli temel genleri barındırmaktadır; plazmitler ise genellikle hücreler arasında hareket edebilen, antibiyotik direnci ve virülans (virulence) gibi aksesuar genleri taşımaktadır.
Tanım
Bakteriyel kromozom, hücrenin başlıca genomu olup, genellikle nükleoid içinde yoğunlaşmış tek bir dairesel DNA molekülüdür; plazmit ise aksesuar genleri taşıyan ve kromozomdan ayrı, daha küçük, otonom olarak çoğalan bir DNA molekülüdür.
Kapsam
Bu konu, bakteriyel genomun nasıl organize edildiğini ve paketlendiğini, kromozomal ve ekstrakromozomal (plazmit) DNA arasındaki ayrımı, plazmit replikasyonunu ve sürdürülmesini ve plazmitlerin mobil, aksesuar genetik elementler olarak rolünü kapsamaktadır. Bu, yapı ve işlev hakkında bir referans genel bakış olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Bir bakteriyel kromozom nükleoid içinde nasıl organize edilmekte ve sıkıştırılmaktadır?
- Kromozomal DNA'yı plazmit DNA'dan ayıran nedir?
- Plazmitler bölünen bir popülasyonda nasıl çoğalmakta ve stabil bir şekilde sürdürülmektedir?
- Plazmitler genellikle ne tür aksesuar işlevler taşımaktadır?
Anahtar kavramlar
- Dairesel bakteriyel kromozom
- Nükleoid ve kromozom sıkışması
- Süperkıvrılma ve nükleoid ile ilişkili proteinler
- Plazmit ve replikon
- Replikasyon orijini
- Plazmit kopya sayısı ve uyumsuzluk
- Toksin-antitoksin sürdürme sistemleri
- Aksesuar (direnç ve virülans) genleri
Mekanizmalar
Çoğu bakteriyel genom, hücreden birkaç büyüklük mertebesi daha uzun olan tek bir dairesel kromozom olarak organize olmaktadır; bu nedenle, Wang ve arkadaşları tarafından incelendiği üzere, süperkıvrımlı (supercoiled) ilmekler halinde katlanmakta ve nükleoid ile ilişkili proteinler ve kondensin benzeri makineler tarafından nükleoid içinde organize edilmektedir. Plazmitler ayrı replikonlardır: her biri kendi orijinini taşımakta ve kromozomdan bağımsız olarak çoğalmaktadır; kopya sayısı ve uyumsuzluk grupları replikasyon kontrol sistemi tarafından belirlenmektedir. Düşük kopya sayılı plazmitlerin stabil kalıtımı, bölme sistemleri (partitioning systems) ve toksin-antitoksin lokusları (loci) aracılığıyla segregasyon sonrası öldürme (post-segregational killing) ile pekiştirilmektedir; Gerdes ve arkadaşları bunu, plazmiti kaybeden yavru hücreleri seçici olarak öldüren bir mekanizma olarak tanımlamaktadır. Plazmitler ve ilgili mobil elementler, antibiyotik direnci belirleyicileri gibi genleri popülasyonlar arasında yayabilen aksesuar genomlar olarak işlev görmektedir.
Klinik önem
Plazmitler, bakteriler arasında antimikrobiyal direncin ve belirli virülans genlerinin yayılmasında başlıca araçlardan biridir; bu nedenle biyolojileri, direnç epidemiyolojisini anlamak için merkezi bir öneme sahiptir. Bu madde, kromozom ve plazmit biyolojisini mekanistik düzeyde açıklamakta olup, tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Tarihçe
Plazmit terimi, 1952 yılında Joshua Lederberg tarafından ekstrakromozomal kalıtsal belirleyicileri ifade etmek üzere tanıtılmıştır ve sonraki çalışmalar plazmitleri otonom replikonlar olarak kabul etmiştir. Plazmitlerin aktarılabilir direnç genleri taşıdığının anlaşılması ve daha sonra Wang ve arkadaşları tarafından incelenen nükleoid organizasyonuna ilişkin genom ölçekli ve görüntüleme çalışmaları, mobil bir aksesuar genomun eşlik ettiği yapılandırılmış bir kromozomun modern resmini geliştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Joshua Lederberg
- Stanley Cohen
- Kenn Gerdes
İlgili konular
Temel eserler
- wang-2013
- smillie-2010
- frost-2005
Sıkça sorulan sorular
- Kromozom ile plazmit arasındaki fark nedir?
- Kromozom, yaşam için gerekli temel genleri taşımakta ve genellikle tek, büyük, dairesel bir molekül olmaktadır; plazmit ise aksesuar, sıklıkla aktarılabilir genleri taşıyan, daha küçük, bağımsız olarak çoğalan bir DNA molekülüdür.
- Plazmitler antibiyotik direnci için neden önemlidir?
- Birçok direnç geni, kopyalanabilen ve bakteriler arasında aktarılabilen plazmitler üzerinde yer almaktadır; bu da direncin bakteriyel popülasyonlar içinde ve arasında hızla yayılmasına olanak tanımaktadır.