収縮と制御-ストレプトマイセスにおける染色体組織化タンパク質の役割

Compaction and control - the role of chromosome organizing proteins in Streptomyces.

• Marcin J Szafran
• Dagmara Jakimowicz
• Marie A Elliot

抄録

染色体は動的な存在であり、その組織と構造は、DNA結合タンパク質とDNA処理酵素の協調した活動に依存しています。細菌では、染色体の複製、分離、圧縮、転写が同時に行われており、これらのプロセスが適切に調整されるように、すべての細菌は、保存状態の良い、種特異的なタンパク質を組み合わせて使用しています。珍しいことに、ストレプトマイセス属細菌は、大きくて直線的な染色体を持ち、多ゲノムの糸状体ハイパーと単ゲノムの胞子を含むライフサイクルステージを持っています。さらに、その多産な二次代謝により、豊富な生理活性天然物が産生されます。これらの異なるライフサイクルステージは、ヌクレオイドの構造や染色体の圧縮に大きな変化を伴い、アーキテクチャおよび調節タンパク質の異なるレパートリーを必要とします。現在までのところ、染色体組織はストレプトミセスの胞子形成期に最もよく理解されており、染色体の分離と凝縮が最も顕著であり、これらのプロセスは細胞分裂の同期的なラウンドと協調している。しかし、現在では、染色体の組織化がどのようにして複数のゲノムを持つハイファルコンパートメントで達成されるのかを理解し、異なる構造要素間の機能的・制御的な相互作用を定義し、これらの「構造的」タンパク質によって発揮される転写制御を評価することができるようになってきています。

Chromosomes are dynamic entities, whose organization and structure depend on the concerted activity of DNA-binding proteins and DNA-processing enzymes. In bacteria, chromosome replication, segregation, compaction, and transcription are all occurring simultaneously, and to ensure that these processes are appropriately coordinated, all bacteria employ a mix of well-conserved and species-specific proteins. Unusually, Streptomyces bacteria have large, linear chromosomes and life cycle stages that include multi-genomic filamentous hyphae and unigenomic spores. Moreover, their prolific secondary metabolism yields a wealth of bioactive natural products. These different life cycle stages are associated with profound changes in nucleoid structure and chromosome compaction, and require distinct repertoires of architectural-and regulatory-proteins. To date, chromosome organization is best understood during Streptomyces sporulation, when chromosome segregation and condensation are most evident, and these processes are coordinated with synchronous rounds of cell division. Advances are, however, now being made in understanding how chromosome organization is achieved in multi-genomic hyphal compartments, in defining the functional and regulatory interplay between different architectural elements, and in appreciating the transcriptional control exerted by these 'structural' proteins.

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