Tema 4 Fisiologia Bacteriana (FIB) (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Fisiologia Bacteriana
Año del apunte 2017
Páginas 8
Fecha de subida 09/07/2017
Descargas 1
Subido por

Descripción

Inclou els apunts del tema 4 corresponents a l'assignatura de Fisiologia Bacteriana. BLOC II: PLASTICITAT. Transferència horitzontal de gens.

Vista previa del texto

Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA BLOC II: PLASTICITAT Transferència horitzontal de gens - Conceptes que es donen per sabuts: o Transmissió vertical (herència)/horitzontal o Transformació o Conjugació o Transducció o Filogènia (evolució?) o Mètodes de comparació de seqüències o Àcids nucleics com a nutrient? Els genomes bacterians són molt plàstics, canvien molt. Aquests canvis, de vegades són positius o negatius però tenen unes implicacions fisiològiques molt grans.
Sistemes per modificar el genoma o que afecten al dinamisme del genoma pot tenir diferents conseqüències o pot ser degut a diferents processos. Mutació espontània... i pot tenir diferents conseqüències: o o o Acumulació de pseudogens (a la cèl·lula li serveix en determinades condicions, poden tenir una funció).
Transferència lateral de gens (mutacions que no afecten a grups molt sencers o la pèrdua de gens o guany de gens). Les illes de patogenicitat són trossos molts grans que es passen d’un bacteri a un altre. Exemple: resistència a antibiòtics.
Transferència horitzontal de gens: transferència massiva en un moment determinat de l’evolució o bé de forma contínua al llarg del procés evolutiu bacterià. Inferències estadístiques, l’únic que podem mesurar són les puntes de les branques, la resta ens ho imaginem que ha passat així (no tenim informació). Ara més o menys s’accepta que és així. Transferència dels mitocondris per endosimbiosi o de plasmidis  transferències massives de gens. No passen contínuament i això va passar això fa temps, però actualment hi ha transferències contínues.
Arbre radial, té un centre i a partir d’aquí es van irradiant els diferents fílums. Els arbres on es mira la evolució han fet canviar els altres arbres on veiem la transferència horitzontal.
1 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA Sistemes de passar (mètodes THG): transformació, transducció i conjugació  sistemes que poden estar lligats entre ells. (Hi ha un dels articles que veurem que parla de transducció però en realitat es com els virus fomenten la transformació).
2 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA Les GTA (Genetic Transfer Agent) són partícules molt freqüents al mar, semblen càpsides víriques però no tenen procés de replicació, la cèl·lula els pot integrar i controla l’expressió d’aquests sistemes. No tenen entitat vírica. És la cèl·lula que controla quan es generen, els pot fragmentar i fer fora de la cèl·lula. Són molt freqüents en Proteobacteria i tenen una estructura determinada. NO són virus. Formen part del DNA bacterià i generen una càpsida.
Membrana externa cel·lular  vesícules que s’invaginen i tenen un cert temps de vida a l’exterior. Contenen proteïnes, soluts, i es volia mirar si són capaces de contenir DNA o purificar-lo. Trossos petits de unes quantes kb que es transporten en aquestes vesícules. Son els gramnegatius que poden fer això i si troben una membrana compatible es poden fusionar amb un altre gramnegatiu. Sistema de transformació però el DNA esta protegit en una vesícula de membranes.
Nanotúbuls  no són els nanotúbuls de les piles, no són proteics, són membranosos.
Pseudomones. Invaginacions de la membrana externa que són capaces de fusionar dues cèl·lules amb un tub de periplasma al mig i poden passar proteïnes, soluts i DNA.
No és conjugació perquè no hi ha implicació del pilus F ni transformació perquè no passa DNA sol. Ha d’haver contacte directe entre cèl·lules.
3 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA Els mètodes THG són: transformació, transducció, conjugació, GTA (Genetic Transfer Agent), vesícules i nanotúbuls. Són processos que participen en el canvi, en la fisiologia dels bacteris. Deixem de pensar en una dotació genètica fixa i comencem a pensar en una plasticitat significativa de la informació.
La idea és incorporar fragments de DNA d’altres organismes i això intervé en l’evolució. Aquests processos són molt ràpids, es poden estudiar als laboratoris i estan passant contínuament. Passa exactament el mateix amb alguns protozous i alguns rotífers. Activitat bastant intensa.
Arbre filogenètic molt simple (E. coli i Salmonella entèrica). Resultat de múltiples successos de rebuda de gens. S’han mantingut a la línia evolutiva fins l’actualitat.
Alguns es reben molt aviat i altres molt tard. Altres gens es reben i es perden però tenim algun registre, algun canvi, deixen empremta. Canvien el procés evolutiu.
Actualment, es treballa amb genomes sencers i no només amb marcadors.
Necessitem mètodes per identificar aquells gens que no són propis dels bacteris, aquells gens que no provenen de la transferència vertical (de pares a fills). Per identificar aquests gens hi ha diferents mètodes: o Comparació de la seqüència. Es compara amb bases de dades que cada cop són més grans i més completes. Gen recuperat en E. coli i s’assembla a un gen de Streptococcus mutants. Això es fa servir i és molt directe però necessita més anàlisis per donar recolzament a aquesta teoria de transferència horitzontal. No s’ha de fer cap càlcul, ordinador.
4 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA o Contingut GC (guanina i citosina), es fa amb una mitjana mòbil. S’agafa una finestra de nucleòtids i es va desplaçant al llarg del genoma. 50%, la mous 10 nucleòtids i tornes a calcular, així successivament. Això es dóna en una seqüència llarga. Es veu bastant bé als mapes gènics.
Distribució dels gens que interessaven a l’article (cercle exterior). Relació amb els gens d’interès (cercle intern, colors diferents). Dins del genoma hi ha canvis sobtats en el contingut GC, generalment es considera que el contingut GC si el genoma no ha patit canvis per transferència horitzontal varia, però varia relativament poc respecte la mitjana. Per exemple, E. coli té poca variació, el contingut GC es manté al llarg del genoma. Si la variació és superior al valor de la mitjana tinc una indicació de que s’han rebut gens.
5 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA Mapa genètic d’un bacteri Bulkholderia i bàsicament hi ha dos grans grups. El grup A són les diferents subunitats de la difenilamina i el grup B que catalitza la conversió de les anilines als àcids tricarboxílics. Si ens fixem en la variació del contingut GC el primer grup té variacions però està al voltant de 50% i l’altre té variacions al voltant de 60%. Hi ha evolucions diferents i aquest mecanisme els ha reunit a tots dos en un sol plasmidi. Una certesa de que això realment és així. En aquestes zones d’aquí hi ha seqüències de transposició (seqüències invertides, repetides, que poden donar lloc a recombinació homòloga i permeten treure trossos de genoma i posar-los en un altre lloc). Quan passes trossos molt sencers necessites un mecanisme per fer-ho (transposició). Això reforça que ha vingut diferent dels gens propis del bacteri. És l’anàlisi més utilitzat.
o Està en una mica en desús perquè és difícil de calcular: ús de codons. El codi genètic està degenerat, els triplets es poden utilitzar indistintament (tot i que cada organisme té una preferència per uns determinats triplets). La preferència dels triplets ha de ser la mateixa al llarg de tot el genoma i si canvia la preferència és perquè diferents parts del genoma han patit evolucions diferents (hi ha gens que provenen d’altres organismes). El que es veu a la imatge és que la prolina (gen lila) té una preferència acusada respecte els altres gens. Això es indicació de que el triplet majoritari va canviant han patit processos evolutius diferents. Això no resol com s’han adquirit però si que aquests gens han vingut a posteriori. Si no deixen registre no es pot mesurar si s’han perdut.
o Mètodes THG: un fisiòleg bacterià al que vol arribar és a això, a entendre les fletxes representades a la figura. En realitat, el canvi genètic moltes vegades el controlen les pròpies cèl·lules, el regulen les pròpies cèl·lules. Això és important perquè això implica que ha d’haver unes certes condicions perquè la cèl·lula bacteriana sigui més propensa a canvis més externs.
Exemple de les càries de la boca: Streptococcus mutans s’ha estudiat bastant perquè el sistema de competència està regulat amb una estructura genètica molt limitada, molt fixa. El transformosoma conté una sèrie de proteïnes transportadores, és inespecífic (agafa tot el DNA que hi hagi fora) i estabilitza el DNA monocatenari amb recombinases. En conclusió, si troben zones d’homologia intenten inserir-les al GENOMA. Això s’activa o es reprimeix pel propi bacteri, la cascada de repressió o activació comença amb una sèrie de senyals externs.
El principal senyal és la presència d’oxigen tot i que poden ser altres estressos.
L’oxigen activa el ComCDE. Aquest, genera tres productes: 6 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA    El pre-factor de competència (diamants gris i blau) que s’ha de degradar i més tard es porta a l’exterior.
Es genera un regulador intern (Com E, histidina-quinasa o diamant negre).
El sistema de detecció extern del senyal (comD).
Aquest sistema funciona com un sistema de quòrum sensing  sistema en el qual les cèl·lules es posen d’acord per fer una sola funció. Hi ha l’arribada d’un estímul extern, es produeix el factor de competència, es degrada, s’extreu a l’exterior i quan aquest augmenta es genera més factor de competència. Aquest, quan arriba a un llindar actua sobre el regulador i aquest genera una cascada de senyal cap a l’interior. Com interessa la competència, es fosforila el comE i això va cap al comCDE (autoestimulació del sistema perquè funcioni) activa comAB i això activa el comBOX, el qual funciona exactament igual que el lexABox.
Són regulons, els operons regulen un sol gen i els regulons regulen molts gens. Amb una sola proteïna regulem molts gens perquè tenim els BOX (seqüències) que tenen molta afinitat per diferents reguladors. Quin és el regulador?  El comX. Aquest estimula el transformosoma. Activa totes les proteïnes que faran DNA extern i l’incorporen a dins. Quin DNA agafen?  DNA que hi hagi a fora, de cèl·lules que s’hagin degradat. Implica la inducció de gens de mort. Hi ha moltes cèl·lules que es degraden i moren i aquest DNA el fan servir altres per reparar coses que no tenen.
Agafar el DNA propi (de la mateixa espècie) t’assegura que hi haurà moltes zones d’homologia (ajuda recA). Agafar DNA molt extern dificulta que hi hagi zones d’homologia i, per tant, recombinació. En funció de l’estat fisiològic en comptes d’induir la transformació indueixen la lisi cel·lular (bacteris de la mateixa espècie). Exemple de bacils, nomes alguns fan la espora i altres es sacrifiquen per donar substrat i capacitat aquesta generació.
7 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA BACTERIANA 8 ...

Tags:
Comprar Previsualizar