Le procédé de la méthylation de l'ADN, l'un des mécanismes essentiels dans le développement et la fonction de mammifère, joue également un rôle important dans la virulence et la survie des bactéries. Elle se réfère à l'ajout d'un signal chimique minuscule - groupe méthyle - à une séquence d'ADN spécifique, conférant ainsi des informations complémentaires à l'ADN. Cette superposition de l'information représente une régulation épigénétique, qui peut permettre à des organismes unicellulaires à répondre rapidement au stress, ou des signaux de l'environnement.
Spécificités de méthylation de l'ADN bactérien
La plupart des systèmes épigénétiques dans le monde utilisent bactérienne méthylation de l'ADN comme un signal de régulation d'une interaction spécifique de la protéine de l'ADN. De tels systèmes sont généralement constitués d'une méthylase d'ADN et une ou plusieurs protéines de liaison d'ADN qui peuvent se chevaucher le site de méthylation de l'ADN cible sur, par la suite le blocage de la méthylation de ce site.
D'autre part, la méthylation du site cible inhibe la protéine de liaison, ce qui peut conduire à deux états de méthylation alternatives du site cible - méthylé et non méthylé. Le résultat est un modèle de méthylation d'ADN particulier avec une influence sur les gènes qui sont exprimés, et donc la manière dont le micro-organisme interagit avec l'environnement.
Contrairement eucaryotes, bactéries utilisent adénine méthylation de l'ADN (plutôt que de l'ADN méthylation de cytosine caractéristique pour les mammifères) que leur signal épigénétique primaire. La méthylation de l'adénine joue un rôle important dans la virulence du large éventail d'agents pathogènes humains et animaux, y comprisEscherichia coli pathogène, Mycobacterium tuberculosis, Bacillus anthracis, Salmonella, Vibrio, et d'autres bactéries Brucella.
Bien que les eucaryotes utilisent seulement quelques ADN méthyltransférases (enzymes qui catalysent le transfert d'un groupe méthyle à l'ADN), il existe une variété d'entre eux dans des bactéries, dont la plupart ont une spécificité très élevée de séquence. Par exemple, les agents pathogènes importants gastriques humains Helicobacter pylori a un grand répertoire de gènes de l'ADN méthyltransférase, avec différentes souches contenant des séquences différentes et uniques.
Néanmoins, la plupart des adenine méthylation est effectuée par la méthylase d'ADN adenine (peu de temps appelé "barrage") dans un grand nombre d'espèces. DansEscherichia coli, par exemple, le barrage méthylase joue un rôle dans l'initiation de la replication bactérienne, la réparation de paires de bases mésappariées, ainsi que dans la régulation des gènes. Inversement, la mutation ou la surexpression de barrage peuvent conduire à la perte de la virulence dans un certain nombre d'autres espèces.
Héritage de méthylation de l'ADN
Lorsque les bactéries se divisent, le motif de méthylation d'ADN peut se propager aux cellules filles aussi. Au cours de la replication, la double hélice de l'ADN est séparée et les nouveaux brins complémentaires sont en cours de synthèse. Si les deux adenins des séquences cibles d'ADN ont été méthylés, deux hélices d'ADN nouvellement formé sera (après une telle réplication) contiennent une seule adénine méthylé chacun.
Ces soi-disant, des séquences hémiméthylé, sont rapidement réparés par d'autres protéines, qui METHYLATE les adénines non méthylés résultant. Le résultat final est que, après la division cellulaire, les deux nouvelles cellules bactériennes ont hérité le motif de méthylation d'ADN complet qui a été établie dans la cellule d'origine.
Cette succession de motifs de méthylation d'ADN représente un phénomène qui rappelle de l'empreinte eucaryote de gènes, qui peuvent véhiculer une valeur adaptative pour les populations bactériennes. Les micro-organismes peuvent utiliser ces modèles hérités comme une mémoire à court terme des conditions métaboliques dans lesquelles la génération précédente prospéré et divisé.
Des exemples pertinents de sous-population émergence et l'hétérogénéité phénotypique dans la nature sont ainsi appelés "persistants" (cellules bactériennes dormantes résistantes aux médicaments antimicrobiens), différentes lignées formés pendant la colonisation par Salmonella des animaux et les deux Etats tout aussi stable des gènes de la matrice extracellulaire lors de la formation de biofilm par Bacillus subtilis.
