You are currently viewing Az Escherichia coli nukleoid felépítése
Escherichia coli B

Az Escherichia coli nukleoid felépítése

Absztrakt

A biológiában fontos kérdés, hogy a genomok hogyan szerveződnek a sejteken belül, és hogyan befolyásolja a genom 3D-s architektúrája a sejtfunkciókat. A baktériumok genomi DNS-e a sejtek belsejében erősen kondenzált és funkcionálisan szervezett formában található, az úgynevezett nukleoid (mag-szerű szerkezet, maghártya nélkül). Az Escherichia coli kromoszóma vagy nukleoid a genomi DNS-ből, az RNS-ből és a fehérjéből áll. A nukleoid egyetlen kromoszomális DNS kondenzációjával és funkcionális elrendezésével képződik kromoszómális építészeti fehérjék és RNS-molekulák, valamint DNS-szuperkeresztés segítségével. Bár egy bakteriális nukleoid nagy felbontású szerkezete még várat magára, öt évtizedes kutatás az E. coli nukleoid alábbiakban részletezett jellemzőit állapította meg: 1) A kromoszomális DNS átlagosan egy negatívan szupertekercselt molekula, amely plektonémiás hurkokként van összehajtva, és amelyek a szuperhengeres diffúziós akadályok miatt sok független topológiai doménbe szorulnak; 2) A hurkok térben megabázis méretű régiókba szerveződnek, úgynevezett makrodomének, amelyeket az azonos makrodoménen belüli DNS-helyek közötti gyakoribb fizikai interakciók határoznak meg, mint a különböző makrodomének; 3) A kondenzált és térben szervezett DNS a sejtben sugárirányban elzárt spirál alakú ellipszoid formájában van; és 4) Úgy tűnik, hogy a kromoszómában lévő DNS állapotfüggő 3-D szerkezettel rendelkezik, amely kapcsolódik a génexpresszióhoz, így a nukleoid architektúra és a gén transzkripció szorosan kölcsönösen függ egymástól, kölcsönösen befolyásolják egymást. A nagy felbontású mikroszkópia jelenlegi képviselői,

Escherichia-coli
Escherichia-coli

Ugrás:
Bevezetés

Sok baktériumban a kromoszóma egyetlen kovalensen zárt (kör alakú) kettős szálú DNS-molekula, amely a genetikai információt haploid formában kódolja. A DNS mérete 500 000-től több millió bázispárig terjed (bp), amelyek 500-tól több ezer gént kódolnak, a szervezettől függően. A kromoszomális DNS erősen kondenzált, szervezett formában van jelen, amelyet nukleoidnak (mag-szerűnek) neveznek, amelyet nem maghártya zár be, mint az eukarióta sejtekben. Az izolált nukleoid 80% DNS-t, 10% fehérjét és 10% RNS-t tartalmaz [1, 2]. Ebben a kiállításban áttekintjük jelenlegi ismereteinket arról, hogy (i) hogyan válik a kromoszomális DNS nukleoiddá, (ii) az abban szerepet játszó tényezőkről, (iii) mi ismert a szerkezetéről és (iv) hogyan befolyásolják a DNS egyes szerkezeti vonatkozásai gén expresszió, gramm-negatív Escherichia coli baktériumot használunk modell rendszerként. Kiemelünk néhány kapcsolódó kérdést is, amelyeket meg kell oldani. Ez a kiállítás a témával kapcsolatos korábbi áttekintések kiterjesztése [3, 4].

A nukleoidképződésnek két lényeges aspektusa van; egy nagy DNS kondenzációja kis sejttérbe és a DNS funkcionális szervezete háromdimenziós formában [5, 6]. A haploid körkörös kromoszóma az E. coliban ~ 4,6×106 bp. Ha a DNS B formában ellazul, akkor annak kerülete ~ 1,5 milliméter (0,332 nm x 4,6 x 106) (1A. Ábra). 

Azonban egy nagy DNS-molekula, mint például az E. coli kromoszóma-DNS, nem marad egyenes merev molekula a szuszpenzióban. A Brown-mozgás görbületet és görbületeket generál a DNS-ben. A maximális hosszúság, amelyig egy kettős spirális DNS egyenes marad, ellenállva a Brown-mozgás által végrehajtott hajlításnak, ~ 50 nm vagy 150 bp, amit perzisztencia-hossznak nevezünk. Így a tiszta DNS minden további tényező nélkül lényegében kondenzálódik; hőegyensúlynál, véletlenszerű tekercsformát vesz fel. Az E. coli kromoszóma DNS véletlenszerű tekercse (1B. Ábra) ~ 523 μm3 térfogatot (4/3 π r3) foglalna el, a gyrációs sugárból számítva (Rg = (√N a) / √6), ahol a a Kuhn-hossz (2x perzisztencia-hossz), és N a Kuhn-hosszúságú szegmensek száma a DNS-ben (a DNS teljes hossza elosztva a-val). Bár a DNS már véletlenszerű tekercs formájában kondenzálódott, még mindig nem tudja feltételezni a nukleoid térfogatát, amely kisebb, mint egy mikron (1C. Ábra). Így a DNS eredendő tulajdonsága nem elegendő: további tényezőknek kell elősegíteniük a DNS kondenzálódását ~ 103 nagyságrendben (a véletlen tekercs térfogata osztva a nukleoid térfogatával). A nukleoidképződés második lényeges aspektusa a DNS funkcionális elrendezése. A kromoszómális DNS nemcsak kondenzált, hanem funkcionálisan is szerveződik oly módon, hogy kompatibilis legyen a DNS-tranzakciós folyamatokkal, például a replikációval, a rekombinációval, a szegregációval és a transzkripcióval (1C. Ábra).

 Csaknem öt évtizedes, 1971-ben kezdődő kutatás [1] kimutatta, hogy a nukleoid végső formája a DNS hierarchikus szerveződéséből származik. A legkisebb méretben (1 kb vagy kevesebb) a nukleoidokkal társított DNS építészeti fehérjék kondenzálják és rendezik a DNS-t a DNS hajlításával, hurokba kapcsolásával, áthidalásával vagy burkolásával. Nagyobb skálán (10 kb vagy nagyobb) a DNS plektonémiás hurkokat képez, a DNS fonott formáját, amelyet szupertekercselés indukál. A megabázis skálán a plektonémiás hurkok hat térben szervezett doménné (makrodomén) egyesülnek, amelyeket az azonos makrodoménen belüli DNS-helyek közötti gyakoribb fizikai interakciók határoznak meg, mint a különböző makrodomének [7]. A makrodoméneken belül és között létrejött hosszú és rövid hatótávolságú DNS-DNS kapcsolatok hozzájárulnak a kondenzációhoz és a funkcionális szerveződéshez. Végül a nukleoid egy spirál alakú ellipszoid, amelynek hossztengelyén erősen kondenzált DNS-régiók vannak [8–10]. Az alábbiakban a nukleoid ezen szervezeti jellemzőit és molekuláris bázisát tárgyaljuk.

Főbb fogalmak:

  • Az E. coli  a gének klónozásának előnyös gazdája, mivel a DNS-molekulák sejtekbe történő bejuttatása nagy hatékonyságú.
  • Az E. coli  a fehérjetermelés szempontjából előnyös gazdaszervezet gyors növekedése és a fehérjék nagyon magas szintű expressziójának képessége miatt.
  • Bakteriális konjugációval nagy DNS-fragmenseket lehet átvinni egyik baktériumról a másikra.
  • Az E. coli  a fágbiológia tanulmányozásakor előnyös gazdaszervezet, nukleinsav- és fehérje-bioszintetikus útjainak részletes ismerete miatt.
  • Az E. coli  azon képessége,  hogy kémiailag meghatározott táptalajon növekedjen, kiterjedt genetikai eszköztárával együtt, kulcsfontosságú rendszerré teszi a baktériumok anyagcsere útjainak tanulmányozásában.

DNS klónozása homológ rekombinációval  Escherichia coliban

 

Absztrakt

Az idegen DNS klónozása az  Escherichia coli  episzómákban a molekuláris biológia sarokköve. Az 1970-es évek elején végzett úttörő munka, amely DNS-ligázok felhasználásával illesztette be a DNS-t episzómális vektorokba, továbbra is a legszélesebb körben alkalmazott megközelítés. Itt egy másik elvet írunk le, az 1. , 2. rekombináció ET felhasználásával az irányított klónozáshoz és szubklónozáshoz, amely számos előnyt kínál. Legfőképpen egy kiválasztott DNS-régió előzetes izolálás nélkül klónozható egy komplex keverékből. Ezért az ET rekombinációval történő klónozás hasonlít a PCR-re, mivel mindkettő két kiválasztott pont közötti DNS-régió amplifikációját foglalja magában. A stratégiát a kiválasztott DNS-régiók szubklónozására alkalmazzuk több, E. coliban rezidens célmolekulából  gazdasejteket, és a kiválasztott DNS-régiókat klónozni a genomi DNS-készítményekből. Itt elemezzük a megközelítés alapvető szempontjait, és számos példát mutatunk be, amelyek szemléltetik annak egyszerűségét, rugalmasságát és figyelemre méltó hatékonyságát.

 

 

Escherichia coli (E. coli) Antibody

abx415712-1ml 1 ml
EUR 727.2

Escherichia coli PCR kit

PCR-VHA207-48D 50T
EUR 543.6

Escherichia coli PCR kit

PCR-VHA207-96D 100T
EUR 686.4

Escherichia coli (E. coli) Antibody (FITC)

abx411322-1ml 1 ml
EUR 610.8

T1 Escherichia coli Strains

S0048 100 ul
EUR 438

Cow Escherichia coli (E. coli) ELISA Kit

abx055785-96tests 96 tests
EUR 801.6

Escherichia coli (E. coli) Antibody (Biotin)

abx411321-1ml 1 ml
EUR 710.4

Escherichia coli (E. coli) Antibody (Biotin)

abx415713-1ml 1 ml
EUR 861.6

TG1 Escherichia coli Strains

S0026 100 ul
EUR 438

DB3.1 Escherichia coli Strains

S0043 100 ul
EUR 438

Escherichia coli 0157 Select Sup

MED1542 PK10
EUR 42

K802 Escherichia coli Strains

S0089 100 ul
EUR 438

SURE Escherichia coli Strains

S0041 100 ul
EUR 438

BL21 Escherichia coli Strains

S0053 100 ul
EUR 438

Vélemény, hozzászólás?