Definition
Die eigentliche bakterielle DNA, die die für das jeweilige Bakterium charakteristischen und für sein Überleben wichtigen Gene trägt, wird auch als „Bakterien-Chromosom“ bezeichnet. Bei Bakterien ist die gesamte genetische Struktur auf einem einzigen ringförmigen Chromosom (Nukleotid) in Form einer doppelsträngigen DNA gespeichert. Die Ausnahmen von dieser Regel sind Helicobacter pyloris, Borrelia burgdorferi u. einige andere; sie haben ein lineares Chromosom. Neisserien haben einen doppelten Satz an Chromosomen mit jeweils unterschiedlichem Genbesatz. Bemerkung: Ringförmige Chromosomen benötigen keine Telomere zur Replikation.
Allgemeine Information
Das am besten charakterisierte Bakterien-Chromosom ist das von Escherichia coli. Es besteht aus einem einzigen, etwa 4.7 x 106 Basenpaaren langen, zirkulären DNA-Molekül. Daneben können Bakterien extrachromosomale DNAs enthalten, sog. Plasmide, die zusätzliche Gene besitzen. Schließlich können Bakterien von Bakteriophagen infiziert sein, deren genetische Information meistens die Zerstörung der Bakterienzellen herbeiführt. Die DNA-Kette eines Bakteriums ist etwa 1mm lang und umfasst etwa 5x105 Basenpaare mit etwa 500 Genen. Das menschliche Genom ist 2m lang und umfasst etwa 3x109 Basenpaare mit rund 25.000 Genen.
Die bakterielle DNA liegt fast nackt, ohne Schutz von Histonen und ohne eine Kernmembran im Zytoplasma. Da also bei Bakterien nur ein Kernäquivalent und kein richtiger Zellkern existiert, werden sie als Prokaryonten bezeichnet. Die DNA wäre in gestreckter Form deutlich zu lang für die Bakterienzelle. Sie muss somit kompakt verknäult werden. Diese energetisch ungünstige Maßnahme gelingt nur durch die enzymatische Aktivität von Gyrasen. Die bakterielle Gyrase unterscheidet sich von der Topoisomerase II der eukaryotischen Zelle, die dort die gleiche Aufgabe hat, sodass sie selektiv gehemmt werden kann (Gyrasehemmer).
Hinweis(e)
Die Zellen des menschlichen Immunsystems können mit ihrem Toll-like -Rezeptor bakterielle DNA-Bruchstücke mit mehrfach hintereinander erscheinenden CpG-Motiven (sog. CpG-Oligonukleotide, p=poly) binden, was zu einer Stimulation der Zytokinproduktion und Antikörperproduktion führt.
