Plásmidos- THG

Genética bacteriana
Mecanismos que conducen a la evolución de los genomas bacterianos:
1. Mutación y selección
2. Transferencia lateral de genes: Transformación, Transducción, Conjugación.
3. Re-arreglos internos del ADN (Recombinación)
4. Transposición de elementos genéticos móviles (IS, Tn)
Mutaciones
Mutación: Cambio heredable en la secuencia de ADN. Pueden causar alteraciones en el
fenotipo.
Espontáneas: originadas por infidelidad en replicación, inestabilidad química de bases.
Inducidas: generadas por mutágenos químicos, radiaciones.
Microlesiones: mutaciones puntuales
Macrolesiones. Generadas por recombinación
homóloga
a. M. silenciosas. No cambia el aa
b. M. erróneas (missense). Cambia el aa
c. M. sin sentido (nonsense) .Cambia a
un codón de terminación de traducción
Mutaciones polares
Afectan genes río abajo. Ocurren en los operones (bacterias o arqueas).
Mutaciones
por inserción
(Tn)
Mutaciones condicionales. El producto codificado es activo a la
temperatura permisiva e inactivo a la temperatura restrictiva
Los fenotipos mutantes pueden ser restablecidos por reversión o supresión
Reversión de las mutaciones al
fenotipo wt:
Revertantes verdaderas
Pseudorevertantes
Mutaciones
supresoras
Replicación de templados circulares
Replicón: Unidad de replicación autónoma. Contiene ori y funciones que actúan sobre el ori. Ej.
cromosoma, plásmidos, fagos.
Replicación de templado circular: bidireccional (θ) y círculo rodante (σ)
Iniciación
tipo oriC
Modo bidireccional (θ): cromosoma, plásmidos
Gram - (oriC, oriV, ColE1)
Modo Replicación en círculo rodante (σ): fagos (M13), plásmidos Gram +,
plásmido F.
Puede generar concatenados que contienen
varias unidades del genoma. Estos son
posteriormente procesados (fago lambda)
Plásmidos
Funciones para la replicación (Ori V)
Genes de resistencia a Ab
Genes para la transferencia (tra) y oriT
Elementos móviles (Tn, IS)
Mapa del plásmido
de resistencia R100
Características de los Plásmidos
Son replicones.
Tamaño variable (1-200 kbp)
Generalmente circulares. Algunos lineales.
Una copia/célula o varias copias/célula. Por recombinación generan dímeros,
multímeros o monómeros
Modos de replicación: σ o θ
Controlan su replicación y número de copia mediante control negativo del inicio de
la replicación
Elementos de un plásmido:
- Módulo básico: un orígen de replicación vegetativo (oriV), genes para la
replicación.
- Sistemas de partición (segregación a las células hijas)
- Secuencias de inserción (IS) y/o transposones (Tn)
- Genes de resistencia a antibióticos u otras funciones bioquímicas (degradación,
virulencia, bacteriocinas, etc)
- Funciones de transferencia (plásmidos conjugativos)
Mantenimiento de los plásmidos
1. Plásmidos de alto número de copia particionan al azar.
2. Plásmidos de bajo número de copia (1-2/cel). Deben contener sistemas de
partición
Partición de plásmidos
de alto número de copia
Sistemas de Partición verdaderos:
Aseguran que dos plásmidos generados luego de la división celular sean
segregados a las células hijas.
Poseen funciones codificadas en cis y trans necesarias para la partición (parA,
parB, parS)
Sistemas de adicción: La bacteria sólo sobrevive mientras lleve el plásmido.
Antídoto y veneno son producidos por el
plásmido.
El veneno es estable, el antídolo (bloquea
la acción del veneno) es inestable.
En plásmido F, antídoto y veneno son
proteínas.
En pR1, el antídoto es un mRNA antisentido
que bloquea el mRNA de la toxina
Compatibilidad
Dos plásmidos son incompatibles si sus orígenes no pueden ser distinguidos
durante algún proceso necesario para su mantenimiento (iniciación de la
replicación y/o segregación).
Mecanismos de intercambio genético en microorganismos:
Transferencia horizontal génica (THG)
Transformación
Conjugación
Transducción
El material genético adquirido por
THG puede ser incorporado en el
cromosoma de la célula receptora
reemplazando una porción del
mismo
Transformación: Incorporación de ADN libre del ambiente
Competencia genética: Capacidad de una bacteria para ser transformada
Natural. Ej. B. subtilis, S. pneumoniae
Modelo de transformación natural en B. subtilis
S. pneumoniae
Artificial. Ej. E. coli, Pseudomonas.
Métodos para la transformación artificial: Cloruro de Calcio, electroporación,
formación de protoplastos+PEG (arqueas).
Conjugación
Un plásmido o cromosoma es transferido de una bacteria a otra por contacto
entre células
Mapa genético del plásmido F de E.coli.
oriV: origen de replicación vegetativo; Rep; funciones para la replicación; IS, Tn: elementos
móviles
oriT: origen de transferencia; genes tra: funciones para la conjugación.
Modelo de la transferencia de plásmidos
durante la conjugación entre bacterias Gram
negativas
Modelo de replicación en círculo
rodante para la transferencia de ADN
Células F+: dador
Células F-: aceptor
Células Hfr: alta frecuencia de recombinación de F en cromosoma
Episoma: plásmido que se replica autónomamente o se integra al cromosoma
F´o R´: plásmido derivado de cepa Hfr que lleva genes cromosomales.
Plásmidos autotransmisibles: (conjugativos): Poseen funciones completas para
la conjugación (oriT y genes tra)
Plásmidos no-autotransmisibles (movilizables): Poseen oriT y funciones
incompletas para la conjugación (genes mob, codifican funciones necesarias para el
inicio de su propia transferencia ). Para ser transferidos requieren de un plásmido
helper conjugativo que aporte las funciones que le faltan.
Integración del plásmido F al cromosoma en cepas Hfr
Control del número de copia. El ori ColE1 es controlado por un RNA
regulador