Bloque 4- Genética bacteriana (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2015
Páginas 14
Fecha de subida 08/04/2016
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2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV MICROBIOLOGÍA BLOQUE 4. GENÉTICA BACTERIANA La variabilidad genética de las bacterias es muy superior a la variabilidad que se encuentra en eucariotas. Individuos de la misma especie pueden presentar diferencias genéticas muy grandes.
*En bacterias se tiende a hablar de CEPA más que de especie.
La elevada variabilidad se debe a dos factores: - Mayor tasa de acumulación de mutaciones espontáneas por la alta velocidad de crecimiento.
Al producirse tantas replicaciones del genoma hay mayor probabilidad de cometer errores. Estas mutaciones se trasmiten por transferencia vertical (de progenitoras a células hijas).
- En bacterias también puede darse la transmisión horizontal de genes: transmisión de DNA entre individuos que coexisten en una misma población, por lo que las mutaciones pueden expandirse rápidamente entre colonias.
Al igual que en las células eucariotas, la aparición de una mutación en bacterias, ya sea por sustitución de bases nitrogenadas o por inserción o deleción de bases, puede tener efecto sobre las proteínas.
También pueden darse mutaciones silenciosas que no afecten al fenotipo (la proteína no cambia).
Hay un factor muy importante a considerar en el caso de las bacterias: son HAPLOIDES (solo tienen una copia de cada gen) por lo que un cambio en el genoma será más inmediato en el fenotipo.
REVERSIÓN FENOTÍPICA Una cepa salvaje o wild type, es decir, una cepa no mutada puede sufrir una mutación de cualquier tipo y convertirse en una cepa mutante. Ahora bien, es posible a partir de esta cepa mutada volver a la cepa salvaje mediante la reversión fenotípica.
Este proceso consiste en la recuperación de la actividad de una proteína mutada gracias a una segunda mutación. Se llama reversión fenotípica porque altera propiedades visualizables (si fueran mutaciones silenciosas no es posible estudiar si se produce o no la reversión, ya que la bacteria tendría en mismo fenotipo en todo momento).
La reversión fenotípica puede ser debida a: - REVERSIÓN GENOTÍPICA: se vuelve a producir a nivel del genoma una segunda mutación que retorna a la secuencia original.
1 Microbiología - SUPRESIÓN INTRA O INTERGÉNICA: la segunda mutación altera otras bases distintas a las que ya se encuentran mutadas. El fenotipo vuelve a ser el original, aunque no el genotipo.
S. intragénica: la segunda mutación se produce en otras bases pero en el mismo gen en que se ha producido la primera.
Por ejemplo, una proteína se pliega correctamente gracias a dos aa que interaccionan entre sí, pero una primera mutación afecta a uno de estos aa haciendo que la proteína no se pueda plegar como es debido (puede perderse parcial o totalmente la función de la proteína). La segunda mutación cambia otro aa que ahora puede interaccionar con uno de los aa que interaccionaban antes; esto supone que la proteína pueda plegarse correctamente y volver a adquirir estructura 3D (vuelve a tener funcionalidad). Lo más plegable es que este nuevo plegamiento no sea exactamente el mismo, por lo que probablemente esta nueva cepa mutada no crezca de la misma forma que la cepa original (wild type).
S. intergénica: las mutaciones afectan a genes diferentes. Esto puede ocurrir por ejemplo cuando son afectados genes de la misma familia. Si la primera mutación (M1) afecta a una enzima de una ruta metabólica (a la enzima E2) haciendo que esta enzima no sea funcional y que, por tanto, no pueda llevarse a cabo la ruta a pesar del correcto funcionamiento del resto de enzimas (E1). Habrá una déficit del producto final (C). Si una enzima (E3) de la misma familia que la primera enzima (E2) mutada y que interviene en otra ruta metabólica diferente sufre una mutación (M2), puede darse el caso de que esta nueva mutación no tenga como consecuencia la pérdida de función, sino la ampliación del rango de sustratos. Entonces nuestra nueva enzima mutada (E3*) podrá llevar a cabo las reacciones que ya catalizaba (conversión de E a D) y también podrá reconocer los sustratos que reconocía la enzima antes mutada (y catalizar el paso de B a C). Esto implica que la mutación 2 es supresora de los efectos de la mutación 1.
Ruta metabólica: A A D E1 E3 Enzima 1 B Enzima 2 Una mutación hace que E2 no sea funcional C Habrá DÉFICIT de C E2* B C E3 muta a E3* E A E1 D E3* B E3* C E La supresión intergénica sucede a veces en la naturaleza.
A nivel de industria se intentan obtener mutantes de enzimas que amplíen su rango de actuación.
MUTÁGENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS La mutaciones pueden surgir espontáneamente (por un error de la DNA polimerasa) pero la frecuencia en que se producen estos estas mutaciones puede aumentar debido a la acción de mutágenos físicos y químicos. Estos mutágenos hacen que la secuencia del DNA cambie (aparecen análogos de bases, bases metiladas, etc.), lo que provoca que la DNA polimerasa cometa errores.
Las consecuencias de la aparición de un análogo de bases o las de la acción de los rayos UV son diferentes a las consecuencias de un agente que las modifique químicamente. Los compuestos que reaccionan con el DNA introducen grupos químicos, haciendo que cambie la afinidad de las bases (que no se aparean correctamente).
2 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV COMPUESTOS QUE REACCIONAN CON EL DNA  AGENTES ALQUILANTES - Etilmetano sulfonato: introduce grupos etilo. La G aparece etilada y se aparea con T en lugar de aparearse con C. Estos apareamientos incorrectos provocan que se produzcan errores en las replicaciones.
Para que se acabe obteniendo una molécula con A-T deben producirse dos ciclos de replicación.
El resto de agentes alquilantes provocan alteraciones similares (mediante cambios de la afinidad de bases).
 AGENTES ENTRECRUZADORES Introducen uniones covalentes entre las dos cadenas, haciendo que estas se unan covalentemente.
Durante la replicación, pueden ocurrir dos cosas: - Al llegar a las bases que están unidas, la DNA polimerasa salta, haciendo que se produzca una DELECIÓN.
- Se producen cortes en la molécula de DNA debidos a que la DNA polimerasa se para en cuanto llega a la secuencia que está enlazada.
 COLORANTES INTERCALANTES Son sustancias (no todos son colorantes) que se intercalan entre las bases nitrogenadas gracias a su estructura planar. Como tienen un grosor similar al de los nucleótidos pueden intercalarse haciendo que una de las dos cadenas se estire. Al replicar, la DNA polimerasa introduce un nucleótido de más (provocan inserciones).
ANÁLOGOS DE BASES Son bases nitrogenadas no naturales (es decir, no son A, T, C o G).
5-bromouracil: se parece mucho a la molécula de timina pero tiene un átomo de Br en ligar de un metil (en el C5). Se aparea con G en lugar de aparearse con A.
2-amino purina: es parecida a la A pero con el grupo amino cambiado de posición. Se aparea con C en lugar de con aparearse con T.
Cuando están estos análogos en el medio, la DNA polimerasa puede equivocarse e introducir uno de ellos cuando toque introducir la base a la que son análogos. En el siguiente ciclo de replicación el análogo se apareará con la base a la que tengan más afinidad por lo que, en la siguiente generación replicativa ya se habrá producido una molécula de DNA con las bases cambiadas (como ocurría con los agentes alquilantes).
Por tanto, para que los análogos de bases introduzcan una mutación, la célula debe estar en crecimiento.
3 Microbiología RADIACIONES  RAYOS X Cortan la cadena del DNA.
 LUZ ULTRAVIOLETA La luz UV provoca la producción de DÍMEROS DE TIMINA: cuando hay dos timinas adyacentes, se introduce una unión covalente (directamente entre los anillos). Los dímeros de timina distorsionan el DNA y hacen que las DNA polimerasa no lea la secuencia correctamente.
En bacterias, el principal mecanismo de reparación de los dímeros de T es la REPARACIÓN POR ESCISIÓN, muy importante sobre todo para aquellas bacterias que están continuamente expuestas a la luz solar. Primero, una enzima reconoce la zona de distorsión y la señaliza. Una segunda enzima con actividad endonucleasa corta el DNA antes a una cierta distancia (hacia el 5') del dímero de T y a cierta distancia detrás del dímero. El fragmento que contenía la secuencia se elimina dejando un fragmento monocatenario. El sistema de reparación debe ser capaz de reconocer en qué cadena se encuentra el dímero: la reconoce en función del grado de metilación, que varía en función del tiempo, ya que la cadena recién sintetizada aún no ha sido metilada. Una DNA polimerasa "rellena el agujero" que ha quedado tras el corte, utilizando la otra cadena como molde.
Finalmente, una ligasa une los extremos.
Por tanto, esta reparación implica cuatro actividades enzimáticas distintas.
Los mutantes bacterianos que no cuentan con este sistema de reparación son extremadamente sensibles a la luz UV, por lo que no pueden sobrevivir en ambientes muy iluminados.
Además, el porcentaje de A-T de las bacterias que viven en ambientes muy iluminados es inferior al 50% (que sería el % normal); puede llegar a ser incluso de un 30% para disminuir la probabilidad de que se produzcan los dímeros de T.
Para encontrar mutantes bacterianos en la naturaleza, el mutante debe ser competitivo en su entorno natural, es decir, la mutación debe aportarle alguna ventaja. Los mutantes bacterianos con "fitness" (capacidad de adaptación al entorno) reducida irán desapareciendo.
Por ejemplo, las bacterias resistentes a antibióticos se encuentran en ambientes en los que abundan los antibióticos, donde la mutación les aporta una gran ventaja.
Otro ejemplo son las bacterias que viven en ambientes exteriores o en la superficie de la piel , muchas de las cuales son mutantes que han perdido o adquirido la capacidad de formar pigmentos.
Este mutación constituye un mecanismo de defensa de algunas especies para vivir en entornos iluminados (se protegen de la luz UV).
4 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Existe otro tipo de mutante bacteriano, los MUTANTES AUXÓTROFOS: han perdido la capacidad de llevar a cabo una determinada ruta biosintética. Cuando no pueden producir una determinada sustancia se dice que son auxótrofos para tal producto; por ejemplo, si una bacteria no puede producir el aa lisina, es auxótrofa para el aa lisina --> Lys- . No pueden llevar a cabo una ruta biosintética por una mutación en una enzima de esa ruta.
El compuesto que no pueden sintetizar debe encontrarse en el medio para que las bacterias puedan sobrevivir.
Continuando con el ejemplo de la bacteria Lys-: - El mutante crecerá en un medio Lys+.
- El mutante NO crecerá en un medio Lys-.
Lo contrario de una cepa auxótrofa es una cepa PROTÓTROFA, es decir, una cepa que no tenga necesidad de este requerimiento.
Para testar la presencia de agentes mutagénicos se realiza el Test de Ames, que emplea cepas auxótrofas.
Se emplean cepas auxótrofas His- de la especie E. Coli o de la especie Salmonella Thippymurium. Estas bacterias no podrán crecer en una placa sin histidina a no ser que aparezcan mutaciones que reviertan el fenotipo. Se pone el producto que se quiere evaluar en la placa: si el producto es mutagénico, aparecerán mutantes cerca de él que podrán revertir su fenotipo, es decir, cerca del producto crecerán colonias a pesar de tratarse de un medio His-. Por tanto, el agente mutagénico aumenta la probabilidad de que se produzcan mutaciones que reviertan el fenotipo. Comparando la reversión espontánea con la reversión inducida por el producto, podremos ver en qué grado es mutagénico el compuesto a evaluar.
La recombinación se puede detectar por cambios en las propiedades fenotípicas de la población de bacterias: Una población de bacterias Trp- no podrá crecer si es cultivado en un medio que no contenga triptófano (Trp-). Si a estas bacterias se les añade DNA de bacterias Trp+, se producirá recombinación tras la cual aparecerán colonias (en el propio cultivo en agar sin triptófano).
5 Microbiología Un mecanismo de recombinación genética de las bacterias es la TRANSFFERENCIA HORIZONTAL de genes.
Para que se produzca un intercambio horizontal de material genético es necesario que los individuos coexistan en una misma población.
Siempre habrá una bacteria DONADORA que transfiere su DNA a una RECEPTORA, en la cual cambian las propiedades genéticas. Después de producirse la transferencia del material genético de una célula a otra, debe producirse recombinación entre este DNA y el genoma intrínseco de la bacteria receptora.
El proceso de transferencia horizontal implica cambio fenotípico en la bacteria receptora (si se produce la transferencia y solo cambia el genotipo y no el fenotipo no es posible detectar que ha ocurrido el proceso); esto implica que donadora y receptora tienen distinto fenotipo.
Si por ejemplo la donadora fuera una bacteria protótrofa para el aa triptófano y la receptora fuera auxótrofa para este mismo aa, tras la entrada del DNA y la posterior recombinación, cambiarían las propiedades de la receptora resultando esta una bacteria protótrofa para Trp. Esto sería lo que ha ocurrido realmente en el ejemplo visto anteriormente.
En la naturaleza se producen tres mecanismos de recombinación genética que en bacterias permiten el intercambio horizontal: 1) Transformación: la bacteria donadora muere y se lisa, liberando junto con el resto de su contenido celular, fragmentos de su genoma. Estos fragmentos pueden entrar en la receptora donde el DNA donador podrá recombinarse con aquella secuencia del DNA del receptor con la que presente homología.
2) Transducción: el DNA de la donadora entra a través de un VIRUS. El virus infecta primero a la bacteria donadora, quedándose con parte de su DNA; después, infecta a la bacteria receptora.
3) Conjugación: el DNA pasa por contacto directo de la bacteria donadora a la receptora. Puede pasar un plásmido (molécula de DNA pequeña, autónoma del cromosoma) o donarse un trozo del cromosoma.
6 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV TRANSFORMACIÓN En este caso, la bacteria receptora recibe un trozo de DNA libre. En la mayoría de casos, será un fragmento de una donadora que muere y se lisa, liberando su DNA. La transformación sí se puede producir de manera natural, pero el número de especies en las que este proceso se da espontáneamente es relativamente reducido. A pesar de ello, algunas de estas bacterias son muy importantes desde el punto de vista médico: - Streptococcus pneumoniae (pneumococo). Es una Gram positiva.
- Neisseria gonorrhea (gonococco). Gram negativa.
- Haemophilus influenzae. Gram negativa.
Como puede verse el fenómeno de la transferencia no es exclusivo de bacterias Gram negativas o Gram positivas, por lo que ha seguido vías evolutivas distintas.
La transformación no se da de manera constitutiva; las bacterias solo se transforman cuando de manera natural entran en ESTADO COMPETENTE, en el que su pared es permeable al DNA. En condiciones de laboratorio, las bacterias llegan a este estado cuando se encuentran al final de la fase exponencial de crecimiento y entrando en fase estacionaria.
Mecanismo de transformación bacteriana El DNA libre interacciona con los receptores de superficie de la bacteria receptora. Normalmente, a la bacteria receptora entra una de las dos cadenas: en el momento de la entrada una nucleasa corta la doble hélice para que solo entre una de las cadenas (quedando nucleótidos libres en el exterior de la bacteria, que corresponden a la cadena que no entra).
Además, para que se pueda producir la recombinación, debe haber homología de secuencia, por lo que no se produce en bacterias de especies diferentes.
La cadena que ha entrado desplaza a una de las dos cadenas del cromosoma de la bacteria receptora en aquella zona en la que haya homología de secuencia; se forma un loop. Una ligasa une los extremos del DNA que ha entrado con la cadena a la que presentaba homología, quedando la región con estructura de cromosoma de doble cadena (con una hebra de cada bacteria).
Este mecanismo también puede producirse entre plásmidos, pero de forma más sencilla.
7 Microbiología Experimento de Griffith Fue la base para demostrar que el DNA es el portador de la información genética.
Unas bacterias de Streptococcus pneumoniae que no eran patógenas son transformadas en patógenas gracias a un DNA libre procedente de une cepa virulenta.
TRANSDUCCIÓN La transferencia de DNA se realiza gracias a un virus que actúa como vector del material genético.
Mecanismo de transducción generalizada El punto de partida es una bacteria donadora que es infectada por un virus bacteriano o bacteriofago, normalmente muy específico. Este virus específico infecta a la bacteria reconociendo receptores de superficie e inyecta su DNA en la bacteria. A continuación emplea la maquinaria replicativa y la maquinaria de traducción de la bacteria para sintetizar las proteínas necesarias para formar la pared de los virus: se forman nuevos virus y se acaba lisando la bacteria. Mientras ocurre este proceso, suele fragmentarse el cromosoma bacteriano; habrá alguna partícula vírica que englobará erróneamente un trozo de cromosoma bacteriano en lugar de genoma vírico. Esta partícula, con un fragmento del cromosoma bacteriano, podrá reconocer los receptores de membrana específicos en la bacteria receptora (que será de la misma especia que la donadora) ya que está envuelta por la cápsida del virus. Una vez ha reconocido a la bacteria receptora, inyectará su DNA, que es parte del cromosoma bacteriano de la donadora, en ella.
8 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV El virus ha actuado como vector del material genético de la bacteria donadora.
Con este mecanismo puede transferirse cualquier región del cromosoma bacteriano (al azar), por eso se la llama transducción generalizada.
Mecanismo de transducción especializada El virus transfiere regiones específicas del cromosoma de la bacteria donadora.
Existen virus bacterianos que, alternativamente al ciclo lítico pueden integrar su genoma en el genoma bacteriano, lisogenizando a la bacteria (que queda con un fragmento del DNA vírico en su genoma).
En una infección vírica normal, de forma espontánea o inducida por factores externos, el virus (que estaba en estado latente) se reactiva. La región donde se encuentra el genoma del virus en el DNA bacteriano forma un loop y se acaba circularizando el DNA vírico, quedando un cromosoma circular con el material génico del virus. Se entra en el ciclo lítico y el virus se reproduce (se replica su DNA). Una vez se han sintetizado todos los fagos, la bacteria se lisa y los virus son liberados.
En ocasiones, este loop engloba un trozo del cromosoma bacteriano, se circulariza y, este genoma vírico con parte del genoma bacteriano se replica. Acaban liberándose partículas víricas que contienen un grupo de genes de la bacteria. Estos genes bacterianos son unos genes concretos ya que el virus se integra en un lugar determinado.
CONJUGACIÓN Esta forma de transferencia necesita de contacto directo entre la donadora y la receptora para poder producirse. Además, directa o indirectamente implica siempre a los plásmidos: moléculas de DNA circular de doble cadena de tamaño inferior al cromosoma bacteriano con capacidad de replicación autónoma (independientemente del cromosoma).
Algunos plásmidos tienen capacidad conjugativa, es decir, pueden movilizarse conjugativamente a otra bacteria.
9 Microbiología A la zona de contacto que se establece entre las dos bacterias se la llama PUENTE CONJUGATIVO.
Normalmente, en el proceso de paso, la molécula se está replicando: una copia del plásmido queda en la donadora y la otra, en la receptora (la donadora no pierde material genético).
Los plásmidos bacterianos tienen medida variable: los hay incluso de 3kb, que contienen 2, 3 o 4 genes, aunque estos normalmente no son conjugativos; hay plásmidos más grandes, como el plásmido F de E.
Coli, cuyo tamaño es un 3% del cromosoma de la bacteria y que tiene aproximadamente 120 genes.
Como los plásmidos acostumbran a ser específicos de especie, se multiplican solo en bacterias de su misma especie o en un pequeño grupo de especies.
El plásmido F de E. Coli se trata de un plásmido conjugativo, portado por ciertas cepas de la especie: F+.
Lo que ocurre cuando se cruza una bacteria de una cepa que contiene el plásmido con una bacteria de una cepa que no (F-), lo que ocurre es que resultan dos bacterias F+.
Entre los genes del plásmido, hay algunos que codifican para los pili F (apéndice superficial), responsables de la interacción de la bacteria F+ con la bacteria F-. Las dos bacterias se unen y se produce la digestión de la pared bacteriana por autolisinas: enzimas que se encuentran en la propia pared que son necesarias para el crecimiento bacteriano.
Una de las dos cadenas del plásmido se corta y comienza a movilizarse hacia la otra bacteria. Una DNA polimerasa va rellenando con nucleótidos los huecos que ha dejado la cadena que se ha desplazado, utilizando como molde la cadena que queda en la bacteria donadora. Por otra parte, en la bacteria F- se sintetiza la complementaria de la cadena que está entrando.
Se alcanza el estado de equilibrio: las dos bacterias tienen una copia del plásmido.
El plásmido F no confiere ningún fenotipo adicional o propiedad beneficiosa a la bacteria excepto la propia capacidad de conjugación. Es por eso por lo que se le conoce como plásmido críptico.
En el estudio de este plásmido se han encontrado varias regiones interesantes: Región tra: es la que confiere la capacidad de ser transferido; en esta región se encuentran por ejemplo los genes que codifican para las proteínas que forman el pili.
Además, para lo movilización del DNA son necesarias otras enzimas (para cortar la doble cadena, DNA polimerasa, ...) codificadas por genes que también se encuentran en la región tra.
10 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Ori T: secuencia reconocida por la DNA polimerasa y por tanto, lugar donde comienza la replicación. Todos los plásmidos tienen capacidad de multiplicación autónoma para lo que es indispensable el punto de inicio.
Elementos móviles, ya que el plásmido tiene capacidad de integrarse en el cromosoma bacteriano.
EL factor F de la Escherichia Coli sirve como modelo de plásmido conjugativo e integrable.
ELEMENTOS MÓVILES Son secuencias de DNA con capacidad de transferencia espontánea de una localización a otra, que puede encontrarse en la misma molécula o en otra distinta. Existen dos tipos: - Secuencias de inserción (IS): fragmento de DNA (normalmente no mayor de 1000 bases) que está constituido por dos regiones idénticas invertidas a los extremos con un gen en el medio que codifica para la enzima transposasa. La transposasa es la enzima que da al elemento móvil la capacidad de saltar a otra posición.
- Transposones (Tn): es un elemento móvil constituido por una secuencia de inserción en cada extremo (normalmente es la misma en cada extremo) y una región en el centro con genes que codifican para algunos fenotipos.
Por ejemplo: el transposón Tr5 contiene tres genes: resistencia al antibiótico canamicina (kan), resistencia al antibiótico estreptomicina (str) y resistencia a la molécula bleomicina (bleo).
Hay transposones que son conjugativos, como el propio Tr5.
El factor F de E. Coli contiene tres secuencias de inserción y un transposón, aunque este útlimo no confiere ningúnn fenotipo (está "silenciado"). Por tanto, el factor F también puede integrarse en el genoma.
El cromosoma de la bacteria tiene una secuencia de inserción homóloga a una de las secuencias de inserción del plásmido, lo que permite que, por recombinación homóloga se integre el factor F 11 Microbiología La cepa en la que se produce la integración del plásmido se llama HFR (High Frequency Recombination).
Existen diversos tipos de células Hfr dependiendo del lugar original de integración del factor F en el cromosoma (el factor F tiene varias secuencias de integración).
Una vez el factor se ha integrado en el cromosoma, el genoma bacteriano incluye los genes que codifican para el pili, por lo que puede ponerse en contacto con otra bacteria que no tenga el factor F e iniciar la transferencia. De esta manera podría llegar a transferirse toda la cadena del cromosoma; si este proceso se completara hasta el final, la bacteria receptora tendría dos cromosomas enteros, aunque se tardaría 100 minutos, mucho tiempo para una bacteria que se replica cada 25 minutos. En la práctica, este proceso se interrumpe normalmente a la mitad. A medida que, durante la conjugación, nos alejamos del origen de la transferencia disminuye la probabilidad de que esos genes pasen a la bacteria.
En un cruzamiento entre una bacteria Hfr y una bacteria F- lo normal es que solo se transfieran unos pocos genes cromosómicos, por lo que la Hfr continuará siendo Hfr y la F- continuará siendo F-, aunque, al haber introducido un trozo del cromosoma de la bacteria donadora, podrán darse cambios en el fenotipo.
Las diversas cepas de E. Coli pueden integrar el factor F en distintos puntos de su genoma, por lo que movilizarán al cromosoma partiendo de puntos distintos.
Los elementos móviles tienen otra propiedad muy importante, de gran peso durante el proceso de evolución: cuando saltan, la secuencia diana es en muchos casos una secuencia al azar, por lo que muchas veces se transfieren en medio de un gen, "partiéndolo por la mitad". Cuando esto ocurre, el gen dejará de ser funcional. Por tanto, los elementos móviles pueden tener EFECTO MUTAGÉNICO.
El factor F se trata de un plásmido críptico, pero en la naturaleza existen muchos plásmidos que no lo son.
Bacterias pseudomonas: algunas cepas de estas bacterias tienen una gran capacidad de degradar sustancia químicas recalcitrantes, es decir, sustancias muy difíciles de eliminar (como derivados del petróleo). Las enzimas capaces de degradar estas sustancias son codificadas por plásmidos.
Otro ejemplo son los factores de resistencia a antibióticos, como el factor R100 (plásmido de origen natural). Este plásmido tiene una región tra o factor de transferencia muy similar a la del factor F con dos transposones: IS10 e IS1. IS10 tiene un gen que confiere resistencia a un antibiótico (tet) , y IS1 tiene 4 genes: resistencia a mercurio, y otros tres genes de resistencia a los siguientes antibióticos: sulfonamidas, estreptomicina y cloranfenicol.
12 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Cuando una bacteria receptora recibe este plásmido mixto (con factor de transferencia y varios tranposones que codifican para resistencia a antibióticos) se hará resistente a estos antibióticos.
A la región que codifica para las resistencias se la llama DETERMINANTE DE LAS RESISTENCIAS.
Como los transposones se pueden traspasar, estos factores de resistencia son muy versátiles estructuralmente. La versatilidad estructural de los plásmidos bacterianos se puede explicar por la recombinación intermolecular a nivel de elementos móviles: el transposón tiene capacidad de saltar y recombinarse y puede ocurrir que salte el plásmido entero. Esto provocará la formación de un plásmido más complejo: PLÁSMIDO COINTEGRADO (plásmido que resulta de la integración de dos plásmidos distintos). Si el plásmido diana también cuenta con determinantes de resistencia, el plásmido cointegrado resultante acumulará estas resistencias.
Además, cabe destacar que el proceso integrativo del transposón implica la duplicación del mismo.
Esta integración se trata de un proceso reversible: a partir del cointegrado puede volverse a la situación de partida, mediante un proceso que se llama RESOLUCIÓN DEL COINTEGRADO.
Para la resolución hacen falta (como puede verse en la imagen), dos transposones. Estos dos transposones son el realidad, el mismo transposón duplicado (que se duplica en la integración).
Otro elemento característico de las bacterias son los INTEGRONES. Se trata de elementos genéticos que van recogiendo y expresando genes de otras procedencias y que no tienen la estructura típica del transposón.
Pueden estar presentes en plásmidos, formar parte de transposones o incluso de los cromosomas.
Un transposón tiene los siguientes elementos: - Lugar de integración: región altamente recombinogénica que puede captar muchos genes e intriducirlos. Actúa mediante la enzima recombinasa.
- Integrasa: permite introducir los genes captados por los lugares de integración. La integrasa tiene cierta especificidad, por lo que para que se integre un gen hace falta cierta homología de secuencia (a veces basta con solo unos pocos nucleótidos).
- Promotor que lee los genes que son introducidos. Los integrones acaban funcionando como operones, ya que consistirán en varios genes activados por un mismo promotor.
13 Microbiología Por ejemplo, el integrón de la imagen tiene dos genes, uno que codifica para una integrasa y otro gen que codifica para la resistencia a un antibiótico; un promotor y la región recombinogénica (zona que facilita la integración).
Las bacterias que tienen integrones son capaces de introducir muchos genes de resistencia (u otro tipo de genes) cuya expresión dependerá de un único promotor. Así, el integrón se irá haciendo más complejo e irá adquiriendo más genes. Esto constituye una ventaja para ellas ya que les permite ir acumulando diferentes resistencias (entre otras capacidades y funciones).
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