Wat is een bacterieel genoom?
Een bacterieel genoom is de verzameling van de volledige genetische informatie van een bacterie. In wezen bepaalt het hoe een bacterie eruit ziet en functioneert, zowel extern als intern. Deze genetische informatie is georganiseerd in genen, die worden gecodeerd in het desoxyribonucleïnezuur (DNA) van het organisme. Die genen zijn verder georganiseerd in chromosomen. In feite is het woord 'genoom' eigenlijk een combinatie van de woorden 'gen' en 'chromosoom'. Hoewel er veel verschillende variaties zijn op hoe de genomen in verschillende organismen zijn gestructureerd, zijn alle bacteriën haploïde, wat betekent dat ze slechts één chromosoom bezitten. Alle genetische informatie in een bacterieel genoom bevindt zich dus in een enkel chromosoom.
Het chromosoom van een bacterie bestaat uit basenparen van nucleotiden, de fundamentele structurele componenten van DNA. Slechts vier nucleotiden bestaan in DNA - adenine, thymine, guanine en cytosine. Deze nucleotiden binden altijd op dezelfde manier aan elkaar - adeninebindingen met thymine en guaninebindingen met cytosine. Alle vier vormen samen een zogenaamd "basenpaar".
Bacteriële genomen kunnen een willekeurig aantal basenparen bevatten. Sommige bacteriële genomen bevatten minder dan 200.000 basenparen, terwijl anderen meer dan 12 miljoen basenparen bevatten. Bijgevolg is het aantal genen dat in bacteriën wordt gevonden zeer variabel, met ergens tussen 575 en 5.500 genen die in bacteriën worden gemeld, afhankelijk van de soort. Ter vergelijking: het menselijke genoom bevat meer dan 3 miljard basenparen en ongeveer 23.000 genen.
Interessant is dat de meeste bacteriële genomen georganiseerd zijn in een cirkelvormige chromosomale structuur. Mensen hebben daarentegen een lineaire chromosomale structuur. Door de cirkelvormige structuur van een bacterieel genoom kan de DNA-replicatie echter op dezelfde locatie beginnen en stoppen - een kenmerk dat niet wordt gezien in de lineaire genomen van andere organismen.
Als organismen die zich aseksueel voortplanten, zijn bacteriën in wezen klonen met identiek DNA als het genoom van hun ouders. Veranderingen in het genoom van een bacterie, ook bekend als evolutie, kunnen worden veroorzaakt door genetische recombinatie of mutaties. Mutaties kunnen optreden door fouten in de DNA-replicatie of door blootstelling aan mutagenen die invloed hebben op de interactie tussen nucleotiden. Bacteriën kunnen ook genetische informatie met elkaar uitwisselen en recombineren via afzonderlijke processen die bekend staan als transformatie, transductie of conjugatie, afhankelijk van hoe de genetische uitwisseling plaatsvindt. Veranderingen in het genoom van een bacterie kunnen leiden tot de vorming van een nieuwe soort.
DNA-sequentiebepaling is de bepaling van de volgorde van nucleotiden in het DNA van een organisme. Deze informatie is een belangrijk onderdeel geweest van biologisch onderzoek. Het eerste bacteriële genoom waarvan de volledige sequentie is bepaald, was dat van Haemophilus influenzae, dat een verscheidenheid aan opportunistische ziekten kan veroorzaken, zoals longontsteking, meningitis en luchtweginfecties. Het werd met succes gesequenced in 1995 door het Institute for Genomic Research. Sinds deze doorbraak zijn honderden bacteriële genomen gesequenced en wetenschappers blijven onderzoeken naar de genomen van andere bacteriën.