cromozom bacterian

7/24/2019 Cromozom Bacterian

1/7

Genetica microorganismelor

CAP.2.1. C R O M O Z O M U L B A C T E R I A N

A. Structura fizici chimica cromozomului bacterian

Modelul de mpachetare

Imensa majoritate a bacteriilor dein ca material genetic esenial o moleculADN dublucatenar circular covalent nchis, suprarsucit negativ i mpachetat. Dei complexarea cu proteinei mpachetarea nu este identic cu cea din cromozomii de tip eucariot, totui aceast moleculeste denumit tot cromozom sau nucleoid. Cromozomul bacterian este ataat la membranaplasmatica celulei bacteriene n aproximativ 20 de puncte, dar o funcie deosebitpare saibpunctul de ataare de lngregiunea ori C.

Cei mai mici cromozomi de tip procariot msoarmai puin de 1 Mpb i se ntlnesc maiales la bacteriile fr perete celular (bacteriile din genurile Mycoplasma i Ureaplasma aucromosomi cu dimensiuni cuprinse ntre 600 i 800 kpb). La cealaltextremse aflbacteriile dingenurile Myxococcus i Calothrix, care au cromozomi foarte mari (aproximativ 12-13000 kpb).Escherichia coliare un cromozom de dimensiune intermediar: 4700 kpb.

n general, molecula ADN ce

formeaz cromozomul bacterian estede aproximativ 1000 de ori mai lungdect celula bacterian. Aceastmoleculeste complexatcu proteine,suprarasucit i mpachetat formndo structur conform cu modelulelaborat de Pettijohn n 1974(Fig.2.1.). Conform acestui model, prinasocierea ADN cu proteine i cu ARN(de regul, ARN nascent) se formeazaproximativ 50 de domenii topologice,semi-independente, per genom deE.coli. Fiecare domeniu (bucl) este

suprarsucit separat de celelaltedomenii i poate fi relaxat independentde celelalte prin introducerea uneirupturi monocatenare. Gradul desuprarsucire negativ este dat debalana dintre activitatea a douaenzime - ADN giraza i ADNtopoizomeraza I amndou reglnddensitatea helical a moleculelor deADN.

Una dintre cele mai importantespecii proteice cu rol n stabilirea imeninerea arhitecturii cromozomului

bacterian este ADN giraza (enzimceface parte din clasa ADNtopoizomerazelor II). Aceast proteinse ataeazla molecula cromozomuluibacterian ntr-un mod situs-specific (lasecvenele REP), ataarea fiindstimulatde interaciunea cu proteinaHU (Helix Unwinding). Moleculele deADN girazsunt distribuite la intervalede aproximativ 100 kpb, ceea cecorespunde la o molecul de ADNgirazper domeniu topologic.

p l i er e

su p r a r a su ci r e

ci r ca 5 0 d om e n i ip er cr om oso m

b a cte r ia n

cr om osomb a ct er ia n

d om en i isu p r a sp ir a li z a te

n ega t i v

R E P

R E P

A D N gir a za

Fig.1.1. Modelul de mpachetare a cromozomului bacterian

[Petttijohn, 1974].

1


2/7

Cap.2 Genetica bacteriilor

Configuraii ADN n cromozomul bacterianPrincipalul tip de structur secundar a ADN ce formeaz cromozomul bacterian este

forma B de dreapta, dar aceast configuraie nu se gsete uniform de-a lungul ntreguluicromosom bacterian. Alte configuraii, prezente pe distane scurte, sunt ADN-Z (n dublu helix destnga), structuri cruciforme (n regiunile cu secvene invers repetate) i regiuni triplu-catenare (n

zone extrem de bogate n purine sau pirimidine).Este de reamintit faptul c, n general, expresia genic este afectat nu numai desecvena primar a ADN (succesiunea de nucleotide), ci i de structura secundar i teriar aacestuia.

Compoziia n nucleotiden majoritatea cazurilor, compoziia global n nucleotide a unei molecule de ADN se

exprimprin procentul molar de guanin+ citozin(%mol GC), restul pnla 100% fiind, evident,reprezentat de adenin + timin (datorit criteriului de complemntaritate ntre cele dou cateneADN, respectiv ntre bazele purinice i cele pirimidinice). Compoziia n nucleotide a cromozomuluibacterian variazn limite foarte largi: 25 %mol GC la Mycoplasmacapricolumi 75 %mol GC laMicrococcusluteus.

Procentul molar de guanin + citozin este corelat i cu compoziia n codoni a

genomului. Aceasta variaz n sensul preferinei pentru 1-2 codoni dintr-un grup de codonisinonimi. Se constatastfel cla Mycoplasmacapricolumeste favorizatprezenta A/T n poziia 3-a a codonilor sinonimi.

S-a mai constatat cn cromosomul bacterian existi o serie de gene a cror activitatepoate afecta compoziia total n nucleotide a unei molecule de ADN. Astfel, la E.coli au fostdescrise dou gene (mut T i mut Y) care afecteaz frecvena transversiilor A-T / C-G i,respectiv, C-G / A-T. Echilibrul ntre exprimarea acestor dougene afecteazcompoziia globalnnucleotide a moleculei de ADN ce reprezint cromosomul de E.coli. n mod evident, codoniifavorizai se coreleazcu abundena moleculelor de ARNt cognate din microorganismul respectiv.Astfel, exist codoni optimi ce sunt cel mai corect i eficient recunoscui de ctre cele maiabundente molecule de ARNt.

O alt problem o reprezint contextul de citire a unui anumit codon, n spe,configuraia codonilor adiaceni. Numrul teoretic posibil de codoni (sens) adiaceni este foarte

mare (612 = 3721), dar, examinnd 237 de gene de la E.colis-a constatat cperechile de codoniadiaceni nu sunt distribuite randomizat, ci anumite perechi de codoni sunt mai abundente dectaltele. S-a dedus astfel c, compoziia n nucleotide a unui codon este corelati cu compoziiacodonilor adiaceni, corelat probabil cu procesele de ataare la situsurile A (Aminoacil) i P(Peptidil) ale ribozomilor. Se pare deci, caparatul de traducere a informaiei genetice ar fi putut sdetermine evoluia unor anumite trsturi ale matriei genetice.

B. Principalele clase proteice asociate cu cromozomul bacterian

n afarde ARN polimeraza, care datoritratei nalte de transcriere la procariote, ramneasociatcvasi-permanent cu moleculele de ADN, cromosomul bacterian este asociat cu o serie deproteine bazice, similare cu histonele de la organismele eucariote i denumiteproteine histone-

like. La E.coli au fost descrise 9 specii moleculare de proteine bazice, cu g.m. ntre 9 i 28 kd, carese ataeazla ADN ntr-o maniersitus-nespecifici care au funcii similare cu histonele de laorganismele eucariote.

Dintre cele 9 specii moleculare proteice, cea mai importanteste o proteindenumitHUcare are caracter bazic i o g.m. de 9.7 kd. Proteina HU funcioneazca dimer, iar un monomer deHU este format din doupolipeptide, denumite HU- i HU- i codificate de gene diferite: hup Ai, respectiv, hup B. Proteina HU are proprieti fizice i compoziie totaln aminoacizi similarcuhistonele de la eucariote, dar secvena de aminoacizi este diferitde acestea. Ca i histonele de laeucariote, proteina HU are un grad nalt de conservare n lumea bacterian. Exist aproximativ25000 de molecule HU per genom de E.coli, dar aceste molecule nu sunt dispuse uniform de-alungul cromozomului bacterian, ci sunt mai dense la periferia nucleoidului (n zonele extrem deactive transcripional).

Din complexarea moleculelor HU cu ADN cromozomal bacterian se formeazstructuri

similare cu nucleosomii de la eucariote, denumite structuri nucleosom-like(chiar i n condiii nvitro), n care sunt cuprinse circa 200 pb/nucleosom. Structurile nuclesom-likenu sunt statice, ci seafl ntr-un echilibru dinamic. Studii mai ample au demonstrat faptul c proteina HU nu este o

2


3/7


simpl protein structural a arhitecturii cromozmului bacterian, ci are rol foarte important ndiverse procese din celula bacterian n mod special n procese ce implic interaciuni ADN-proteine, situaie n care moleculele HU favorizeaz ataarea altor proteine la ADN, favorizndinclusiv interaciunea girazei cu situsurile REP.

Alte proteine histone-like de la E.coli sunt proteina H (similar cu histona H2A de laeucariote), proteina H1, proteina H-NS, proteina IHF. Proteina IHF (Integration Host Factor) a

fost descoperitn studiile privind integrarea genomului fagului n cromozomul de E. coli. Ulterior,s-a constatat c aceastprotein intervine i ntr-o serie de alte procese din celula bacterian.Molecula de IHF (g.m.=20 kd) este formatdin 2 subuniti codificate de 2 gene distincte: him Aihim B. Spre deosebire de proteina HU i chiar de alte proteine histone-like, moleculele de IHF seataeaz la ADN ntr-o manier situs-specific. Moleculele de IHF nu sunt necesare pentrurecombinarea bacterian omoloag, dar par s intervin n fenomene de recombinareneomoloag, specializat, cum sunt de altfel, procesele de transpoziie i de conjugare bacterian.

Dei proteinele histone-likeau fost studiate extensiv la E.coli, totui au fost identificateproteine cu funcii omoloage i la alte genuri i specii bacteriene. Pe de altparte, s-a constatat co serie de microorganisme din grupul Archaea prezint proteine histone-like cu structurintermediarntre cele de la Bacteriai histonele de la Eukarya.

C. Secvene ADN repetate

n cromosomul bacterian au fost identificate secvene ADN repetate, dintre care unele nucodific proteine/ARN (secvene repetate necodificatoare), iar altele codific o serie de proteinesau specii moleculare de ARN (ARNr, ARNt) secvene repetate codificatoare.

1) Secvene repetate necodificatoare = ADN repetitivAcestea sunt reprezentate de secvene scurte ce apar de reguln afara ORF-urilor (Open

Reading Frames). n mare majoritate a cazurilor, asemenea secvene servesc ca situsuri deinteraciune ADN-proteine (inclusiv n procese de recombinare, inversie, excizie, transpoziie) i casitusuri modificate ce identificcatena matrin timpul replicrii semiconservative a cromozomuluibacterian. Dintre cele mai cunoscute asemenea secvene sunt secvenele REP, Chi, Dam.

Secvene REP(Repeated Extragenic Palindromes)Secvenele REP sunt formate din palindroame repetate, majoritatea aflate n regiuniextragenice. O secven REP conine o secven consensus de 38 bp. Clusteri de 2-4secvene REP separate ntre ele prin 20 pb formeaz un element REP (REPE = REPElement, Fig.1.2.). La E.coli i Salmonella typhimurium exist 100-200 structuri REPE(reprezentnd deci, aproximativ 0.5% din cromozomul bacterian), localizate nsa diferit.La secvenele REP se leagmolecule de proteinHU i de ADN giraz, aceste secveneavnd deci rol n mpachetarea nucleoidului. Tot la aceste secvene se leag i ADNpolimeraza intervenind n procese de replicare i reparare ADN.

R E P 3 8 p b R E P 3 8 p b R E P 3 8 p b2 0 p b 2 0 p b

R E P E

Fig.1.2. Organizarea elementelor REP la Escherichia coli.

SitusuriChiUn situs Chiare o lungime de 8 pb: 5 GCTGGTGG 3Datoritfaptului creprezintsitusul de recunoatere i tiere a moleculelor ADN de ctreendonucleaza RecBCD, secvenele Chistimuleaz recombinarea omoloag mediat deRecAi RecBCD. S-a mai constatat cefectul recombinativ al situsului Chieste polar:stimuleazrecombinarea la capatul 5 al lui Chi, i nu la 3.Situsuri Chiau fost identificate att pe cromosom, ct i pe unele plasmide de la E.coli.Mai mult chiar, s-a constatat c secvenele Chi reprezint situsuri de stimulare arecombinrii genetice la toi membrii familiei Enterobacteriaceae . n contrast, laPseudomonadaceae, complexul enzimatic RecBCD nu acioneazla situsuri Chi.In cromosomul de E.coliau fost identificate aproximativ 950 de situsuri Chi, ce par sfiedistribuite relativ uniform (1 situs Chi la 5 kbp), cu excepia zonei adiacente regiunii oriC,unde existun cluster de 22 de situsuri Chi.

Situsuri Dam sunt formate din 4 bp (5 GATC 3) i reprezint situsurile de metilare aadeninei (adenina este metilatla poziia N6). Cromosomul de E.coliconine foarte multesitusuri Dam(peste 18.000) care, dacar fi dispuse randomizat ar exista 1 situs Dam/250

3


4/7


bp. i n acest caz s-a constatat un numr foarte mare de situsuri Dam n, i n jurul,regiunii oriC: n cele 245 bp ce definesc oriCla E.coliexist8 situsuri Dam, iar n cele 350bp ce flancheaza oriCexistnc12 situsuri Dam.

2) Secvene repetate codificatoareau dimensiuni mult mai mari dect cele necodificatoare.operoni rrnexistla toate bacteriile i cuprind secvene ce codificpentru molecule de ARN

ribozomal (ARNr). La cele mai multe dintre speciile bacteriene, linkage-ul n cadrul unuioperon rrneste 16S 23S 5S.E.colii S.typhimurium au cte 7 loci (operoni) rrn, localizai n poziii echivalente. Cei 7operoni sunt notai rrnA.rrnG, fiecare cuprinznd secvene 16S-23S-5S cotranscrisentr-o molecul ARN de 30S. Numrul operonilor rrn variaz de la un gen/speciebacterianla alta: Bacillussubtilisare 10 operoni rrn, Mycobacteriumsp. are 1-2 operonirrn.Chiar n cadrul aceleiai tulpini bacteriene, locii rrnpot diferi ntre ei n ceea ce priveteprezena/absena genelor pentru ARNt n regiunile spacer dintre genele ARNr. Astfel, toicei 7 operoni rrnde la E.coliau 1-2 gene pentru ARNt ntre secvenele pentru 16 i 23S, i0-2 gene ARNt dup5S.Distribuia locilor rrn pe cromosom variaz la diverse specii bacteriene: la E.coli,majoritateta locilor rrnsunt localizai n jumtatea cromosomalce are n centru regiunea

oriC; la B.subtilis, locii rrnsunt grupai ntr-o zonce reprezint30% din cromosom.genele pentru ARNt

Cromosomul de E.coli conine 41 de gene/operoni pentru ARNt distribuii n totcromosomul. Unii din aceti operoni codific pentru o moleculde ARNt, alii pentru maimulte molecule de ARNt, iar alii au i secvene ce codificdiverse proteine.

secvene rhs(rearrangement hot-spots)sunt capabile s genereze duplicaii genice prinprocese de crossing-over inegal ntre secvene repetate. La E.coliK-12 au fost identificate4 secvene rhs, notate rhs A, B, C i D. Fiecare din aceste 4 secvene au dimensiuni ntre8 i 9 kbp i sunt compuse dintr-o regiune core (miez) (cu secven conservat deaproximativ 3700 bp) i din segmente flancatoare. Prin exprimarea regiunilor core alesecventelor rhs A, Bi Csunt sintetizate 2 proteine cu funcie deocamdatnecunoscut. ncontrast cu E.coli K-12, la E.coli B i E.coli C, precum i la S.typhimurium, nu au fostdescrise secvene rhs.

D. Numrul de copii genice

La bacterii, n afarde genele sau operonii aflai n copii multiple, numrul de copii ale unei genecromosomale poate varia n funcie de urmtorii factori:

1.poziia genei pe cromosom, de-a lungul unui gradient pornind de la oriC spre regiunea ter.ntimpul replicrii cromosomului bacterian, n funcie de poziia lor pe cromosom, unele genesunt deja replicate, n timp ce altele ncnu. Astfel, unele gene se gsesc ntr-un numr maimare de copii dect altele.

2. copii ale unei gene cromosomale pot exista i pe plasmide.n aceastsituaie se folosete termenul de meroploidie parial, care se refer la o ploidie

parialce afecteazanumite gene, frsexiste multiplii de cromosomi ntregi (este cazulgenelor prezente i pe cromosom i pe un plasmid).

3. ntr-o celulbacterianpot exista mai multe copii ale ntregului cromosom.La anumite specii bacteriene exist mai multe copii cromosomale n aceeai celul:

Desulfovibriovulgaris(4 copii), D.gigas(17 copii),Azotobacterchroococcum(20-25 de copii),A.vinelandii(40-80 de copii cromosomale).

Este de subliniat faptul c la majoritatea speciilor bacteriene cu copii cromosomale multiple existprocese de inactivare cromosomalce asigur funcionarea unui singur cromosom i inactivareacelorlali.

4


5/7


E. Densitatea informaiei n cromosomul bacterian

Densitatea informaiei biochimice, adic numrul de reacii biochimice catalizate per kbde material genetic, este un parametru extrem de variabil n genomul bacterian, n primul rnddatoritfaptului cnu ntotdeauna genele au o relaie 1-la-1 cu reaciile biochimice. n mod uzual,este valabil relaia 1 gen => 1 polipeptid=> 1 reacie biochimic. Exist nsi foarte multeexcepii, de exemplu:

- enzime formate din mai multe lanuri polipeptidice: de exemplu, enzima succinatdehidrogenaza este formatdin 4 polipeptide codificate de 4 gene diferite sdh A, B, C i D.nacest caz, relaia este 4 gene =>1 reacie biochimic;- enzime polifuncionale, ce catalizeaz mai multe reatii biochimice: de exemplu, complexulenzimatic FAD ce oxideazacizii grai este format din 2 polipeptide codificate de 2 gene diferite fadA i fadB. Acest complex enzimatic catalizeaz 5 reacii biochimice (din care 4 suntcatalizate de FadA). In acest caz, relaia este 1 gen=> 4 reacii biochimice.

n cadrul genomului bacterian variazi densitatea de citire a informaiei genetice printranscriere. Astfel, dei marea majoritate a genelor bacteriene sunt contigue, totui cromosomulbacterian cuprinde i gene cu diverse grade de suprapunere:- gene cu promotor plasat n regiunea terminala genei upstream: trpA-trpB, ilvA-ilvD- gene cu promotor plasat n interiorul genei upstream: mioA-mioD

- gene cu grad ridicat de suprapunere:1. gene suprapuse total, codificate pe cele 2 catene ale ADN; de exemplu, locusul CysE

(codificserin-acetil-transferaza), ce este implicat n biosinteza cisteinei, are 2 ORF-uri (cys Xicys E) codificate pe cele 2 catene ale locusului CysE(Fig.1.3.).

cy sX

cy sE

+ 1

+ 1

Fig.1.3. Organizarea ORF-urilor n locusul CysE.

2.secvene codificatoare ce sunt folosite de mai multe ori, pornind transcrierea din poziiidiferite; de exemplu, locusul McrB(restricia ADN la 5-metil-citozin) conine 3 ORF-uri pe aceeai

catenADN, pornind din 3 situsuri diferite de iniiere a transcrierii (Fig.1.4.). Traducerea celor 3transcripte duce la formarea a 3 proteine (de 51, 53 i, respectiv, 54 kdal) cu secven carboxi-terminalidentic, dar diferitn regiunea amino-terminal.

+ 1 + 1+ 1O R F 1

O R F 3

O R F 2

Fig.1.4. Structura locusului mcrB.

3.gene suprapuse total, cu molecule transcript identice, dar traduse diferit prin procese de

frameshift translaional (Fig.1.5.): de exemplu, gena trpR (codific 2 proteine, dintre care unaeste TrpR ce are funcie de represor multiplu al exprimrii unor diverse gene, inclusiv pentruoperonul trp implicat n biosinteza triptofanului); alt exemplu l constituie gena dnaX, carecodific2 subuniti (gammai tau) ale ADN polimerazei III.

d n a X

t r a n s c r i e r e

f r a m e s h i f tt r a n s l a t i o n a l

A R N m

s u b u n i t a t e a

g a m m a

s u b u n i t a t e a

t a u

Fig.1.5. Frameshift translaional n gena dnaX.

5


6/7


Asemenea gene cu grad ridicat de suprapunere sunt foarte bogate n informaiegenetic (unele au chiar informaie dubl). Multe din ele (de exemplu, genele mcrBi dnaX) nusunt tipice pentru cromosomul de E.coli, n ceea ce privete procentul molar de guanin+ citozin.Astfel, gena mcrBare 48% mol GC, iar gena dnaXare 58 % mol GC, n timp ce cromosomul deE.coli are, in toto, 51-51.5 % mol GC. S-a emis ipoteza c asemenea gene care prezint unprocent molar de guanin + citozin extrem de diferit fa de media cromosomal, ar fi fost

achiziionate de E.colidin alte genomuri, prin procese de transfer de material genetic pe orizontal(transformare, conjugare, transducie).Un alt parametru legat de densitatea informaiei biochimice n cromosomul bacterian este

determinat de redundana genelor i a produselor genetice. Astfel, la E.coli, pentru foarte multefuncii celulare, existcte 2 gene, ca i cum programul genetic al acestor bacterii ar avea sistemede backup (copii de siguran). Aceast redundan ar putea fi consideratca fiind o densitateredusa informaiei genetice. Cu toate acestea, cel puin n unele cazuri, aceast informaie estereglatdiferit i folositn scopuri metabolice diferite. Astfel, n cromosomul de E.coliexist58 deperechi (2 gene) sau clusteri (mai mult de 2 gene), ce codific125 de produse genice. Din acestea,n 56 de perechi/clusteri reaciile catalizate sunt identice. n cazul anumitor grupuri genice, reglajulexprimrii lor este diferit, de exemplu:

- genele aroF, aroG i aroH codific, toate trei, o aceeai enzim: 3-deoxi-D-arabino-heptulosonat 7 fosfat-sintetaza (DAHPaza). Enzima codificat de aroF este sensibil la

concentraia de tirozin, cea codificatde aroGeste sensibilla concentraia de fenil-alanin, iarcea codificatde aroHeste sensibilla concentraia de triptofan ;- genele glpAi glpDcodific amandou glicerol-3-fosfat-dehidrogenaza. Enzima codificat

de glpAeste sintetizati folositn condiii de anaerobioz, iar cea codificatde glpD n condiiide aerobioz.

Unele din aceste gene pereche au secven similar una cu cealalt (i proteinelecorespunztoare au secvensimilarn aminoacizi) i este probabil cau aparut prin procese deduplicaie genic, urmatde o oarecare divergenfuncional.

Altele ns, dei enzimele desfaoaraceeai funcie, totui au secvendiferit(att caproteine, ct i genele corespunztoare). Este posibil ca asemenea gene s fi aparut fie prinevoluie convergent, fie prin transfer lateral de la ali repliconi bacterieni (aceastultimsituaiepoate fi identificatprin determinarea procentului molar de guanin+ citozin).

F. Situsuri de inserie fagicn cromosomul bacterianMuli bacteriofagi i inser genomul n cromosomul bacterian, fie prin transpoziie n

poziii randomizate n cromosom (bacteriofagul Mu), fie prin recombinare situs-specificnumai nanumite poziii (fagii lambdoizi).

Situsurile cromosomale n care fagul lambda (i fagiilambdoizi) i inser genomul, sunt denumite situsuri attB(attachment on Bacteria) i corespund unor situsuri attP(attachment on Phage) pe genomul fagic. Fagul lambdanecesit un situs attB de minimum 21 bp, din care 15 suntidentice cu 15 bp din attP (234 bp). Lambda are un situspreferat attB n cromosomul de E.coli K-12 (dar i situsuri

secundare) ce e situat intergenic. Ali fagi lambdoizi (21, e14,P22) se insereazn situsuri attBcu localizare intragenic.Pe cromosomul de E.coli K-12 au fost cartate

situsurile n care se integreazgenomurile a 15 fagi lambdoizii s-a constatat c ele sunt grupate ntre poziiile 6 min i 44min (Fig.1.6.).

Fig.1.6. Localizarea situsurilor deintegrare pentru fagi lambdoizi pe

cromosomul E.coliK12.

Aceast organizare a situsurilor n care se inserer genomul fagilor lambdoizi reprezinncun argument n favoarea ipotezei conform creia cromosomul de E.coli (i nu numai) ar aveao origine himeric, unul din segmente derivnd dintr-o gazdancestrala fagilor lambdoizi.

Pe de alt parte, s-a constatat c

foarte multe elemente genetice cu caracter mobil se

inser n genele pentru ARNt, fapt pentru care s-a sugerat c acestea ar fi reprezentat situsurilefolosite de fagii ancestrali.

6


7/7


G. Localizarea cromosomala genelor nrudite fiziologic

n cromosomul de E.coli, majoritatea genelor(operonilor) par sfie distribuii randomizat (indiferent denrudirea lor fiziologic), cu excepia celor implicai ncatabolismul glucozei ce par s fie dispui n 4 zone

echidistante pe harta circulara cromosomului (Fig.1.7.).Aceast randomizare a dispunerii operonilor a fostverificat i prin rearanjamente cromosomale induseexperimental caz n care operonii au continuat sfuncioneze normal.

Totui, n treimea cromosomalce are n centruregiunea ter (ca, de altfel, i n regiunea oriC), poziiaoperonilor pare s fie destul de fix, orice rearanjamentderanjnd total funcionarea acestora. Orice aranjamentnerandomizat al genelor duce la ipoteza c poziiagenelor ar putea afecta funcionarea lor, deducndu-seastfel o organizare mai nalt dect operonul saureglonul.

Fig.1.7. Distribuia operonilor pentrucatabolismul glucozei in cromozomulE.coli.

Fig.1.8. Localizarea genelor housekeepinglaPseudomonas.

La cele mai bine studiate specii dePseudomonas(P.aeruginosa, P.putida) s-a constatat cgenele cu funcii housekeeping (gene implicate nmetabolismul central al oricrei celule, precum i nmetabolismul anabolic) sunt grupate n jumtate dinharta circular a cromosomului. n acelasi timp, geneleimplicate n metabolismul catabolic par s fie dispuserandomizat n cealalt jumatate a cromosomuluibacterian (Fig.1.8.).

Acest mod de dispunere a genelor ar puteareflecta istoria construciei cromosomului din priseparate: genele pentru metabolismul esenial ar fiexistat probabil n acel genom ancestral mai mic, care afost ulterior mrit la actuala dimensiune prin fuziune cuun alt element genetic sau prin transfer de materialgenetic (transformare, conjugare, transducie).

La Streptomycetae s-a constatat cgenele ocup 2 regiuni opuse pe cromosomulcircular, iar celelalte 2 regiuni au o densitategenetic foarte scazut, una dintre ele fiindaproape goal (Fig.1.9.).

n general, s-a constatat c la foarte

multe bacterii clusterii genici din jurul regiunilororiC i ter sunt foarte similari ntre taxonibacterienei foarte indeprtai filogenetic, fapt cesusine ipoteza ciniierea i terminarea replicriicromosomului bacterian sunt procese extrem devechi i sunt coordonate prin mecanisme similarela marea majoritate a bacteriilor.

Fig.1.9. Organizarea cromozomului la Streptomycetae.

7

cromozom bacterian

Documents