المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
غزوة الحديبية والهدنة بين النبي وقريش
2024-11-01
بعد الحديبية افتروا على النبي « صلى الله عليه وآله » أنه سحر
2024-11-01
المستغفرون بالاسحار
2024-11-01
المرابطة في انتظار الفرج
2024-11-01
النضوج الجنسي للماشية sexual maturity
2024-11-01
المخرجون من ديارهم في سبيل الله
2024-11-01

أحمد بن محمد المهلبي أبو العباس
10-04-2015
جواز الخروج لإقامة الشهادة عند الحاكم
19-11-2015
البلادونا Deadly nightshade (Atropa belladonna)
2023-04-11
استخدم سلاح الإصغاء
2024-09-08
بعض الافكار للحوار الفعال مع الابناء
7-9-2019
التركيب القواعدي، صرف ونحو
1-1-2019

Methylation of the Bacterial Origin Regulates Initiation  
  
1635   12:08 صباحاً   date: 1-4-2021
Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
Book or Source : LEWIN’S GENES XII
Page and Part :

Methylation of the Bacterial Origin Regulates Initiation


KEY CONCEPTS
- oriC contains binding sites for DnaA: dnaA boxes.
- oriC also contains 11 repeats that are methylated on adenine on both strands.
- Replication generates hemimethylated DNA, which cannot initiate replication.
- There is a 13-minute delay before the repeats are remethylated.
The bacterial DnaA protein is the replication initiator; it binds sequence specifically to multiple sites (dnaA boxes) in oriC, the replication origin. DnaA is an ATP-binding protein and its binding to DNA is affected depending on whether ATP, ADP, or no nucleotide is bound. One mechanism by which the activity of the replication origin is controlled is DNA methylation. The E. coli oriC contains 11 copies of the sequence, which is a target for methylation at the N position of adenine by the Dam methylase enzyme. These sites are also found scattered throughout the genome. Note, though, that several of these methylation sites overlap dnaA boxes, as illustrated in FIGURE 1.

FIGURE 1. The E. coli origin of replication, oriC, contains multiple binding sites for the DnaA initiator protein. In a number of cases these sites overlap Dam methylation sites.
Before replication, the palindromic target site is methylated on the adenines of each strand. Replication inserts the normal (nonmodified) bases into the daughter strands. This generates hemimethylated DNA, in which one strand is methylated and one strand is unmethylated. Thus, the replication event converts Dam target sites from fully methylated to hemimethylated condition.
What is the consequence for replication? The ability of a plasmid relying upon oriC to replicate in dam E. coli depends on its state of methylation. If the plasmid is methylated, it undergoes a single round of replication, and then the hemimethylated products accumulate, as described in FIGURE 2. The hemimethylated plasmids then accumulate rather than being replaced by unmethylated plasmids, suggesting that a hemimethylated origin cannot be used to initiate a replication cycle.

FIGURE 2. Only fully methylated origins can initiate replication; hemimethylated daughter origins cannot be used again until they have been restored to the fully methylated state.
This suggests two explanations: Initiation might require full methylation of the Dam target sites in the origin, or it might be inhibited by hemimethylation of these sites. The latter seems to be the case, because an origin of nonmethylated DNA can function effectively.
Thus hemimethylated origins cannot initiate again until the Dam methylase has converted them into fully methylated origins. The GATC sites at the origin remain hemimethylated for approximately 13 minutes after replication. This long period is unusual because at typical GATC sites elsewhere in the genome, remethylation begins immediately (less than 1.5 minutes) following replication. One other region behaves like oriC: The promoter of the dnaA gene also shows a delay before remethylation begins. Even though it is hemimethylated, the dnaA gene promoter is repressed, which causes a reduction in the level of DnaA protein. Thus, the origin itself is inert, and production of the crucial initiator protein is repressed during this period.
DNA methylation in bacteria serves a second function, as well: It allows the DNA mismatch recognition machinery to distinguish the old template strand from the new strand. If the DNA polymerase has made an error, such as creating an A-C base pair, the repair system will use the methylated strand as a template to replace the base on the nonmethylated strand. Without that methylation, the enzyme would have no way to determine which is the new strand.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.