Co je bakteriální genom?

Bakteriální genom je sbírka celé genetické informace bakterie. V podstatě určuje, jak bakterie vypadá a funguje, externě i interně. Tato genetická informace je organizována do genů, které jsou kódovány v deoxyribonukleové kyselině (DNA) organismu. Tyto geny jsou dále organizovány do chromozomů. Ve skutečnosti slovo „genom“ je ve skutečnosti kombinací slov „gen“ a „chromozom“. Přestože existuje mnoho různých variací toho, jak jsou genomy strukturovány v různých organismech, všechny bakterie jsou haploidní, což znamená, že mají pouze jeden chromozom. Všechny genetické informace obsažené v bakteriálním genomu jsou tedy obsaženy v jediném chromozomu.

Chromozom bakterie se skládá z párů bází nukleotidů, základních strukturních složek DNA. V DNA existují pouze čtyři nukleotidy - adenin, thymin, guanin a cytosin. Tyto nukleotidy se vždy spojují stejným způsobem - adeninové vazby s tymiinem a guaninové vazby s cytosinem. Všichni čtyři společně tvoří to, co je známo jako „základní pár“.

Bakteriální genomy mohou obsahovat libovolný počet párů bází. Některé bakteriální genomy obsahují méně než 200 000 párů bází, zatímco jiné obsahují více než 12 milionů párů bází. V důsledku toho je počet genů nalezených v bakteriích velmi variabilní, přičemž v bakteriích je hlášeno mezi 575 a 5 500 geny v závislosti na druhu. Pro srovnání, lidský genom obsahuje přes 3 miliardy párů bází a přibližně 23 000 genů.

Je zajímavé, že většina bakteriálních genomů je uspořádána do kruhové chromozomální struktury. Lidé mají naopak lineární chromozomální strukturu. Kruhová struktura bakteriálního genomu však umožňuje, aby se jeho replikace DNA začala a zastavovala na stejném místě - což není rys v lineárních genomech jiných organismů.

Jako organismy, které se rozmnožují asexuálně, jsou bakterie v podstatě klony se stejnou DNA jako genom jejich rodičů. Změny genomu bakterie, známé také jako evoluce, mohou být vyvolány genetickou rekombinací nebo mutacemi. K mutacím může dojít buď chybami v replikaci DNA, nebo expozicí mutagenům, které ovlivňují vzájemnou interakci nukleotidů. Bakterie si také mohou vzájemně vyměňovat a kombinovat genetické informace prostřednictvím samostatných procesů známých jako transformace, transdukce nebo konjugace, v závislosti na tom, jak ke genetické výměně dochází. Změny genomu bakterie mohou vést k vytvoření nového druhu.

Sekvenování DNA je určování pořadí nukleotidů v DNA organismu. Tato informace byla klíčovou součástí biologického výzkumu. Prvním bakteriálním genomem, který byl plně sekvenován, byl gen Haemophilus influenzae, který může způsobit řadu oportunních onemocnění, jako je pneumonie, meningitida a respirační infekce. V roce 1995 ji úspěšně uspořádal Institut pro genomický výzkum. Od tohoto průlomu byly sekvenovány stovky bakteriálních genomů a vědci pokračují ve výzkumu a sekvenování genomů jiných bakterií.