GENÉTICA BACTERIANA Docente: Dra. Estela Tango

OBJETIVOS Conocer la genética bacteriana. Elementos genéticos móviles: - Plásmidos - Bacteriofagos - Transposones - Integrones y cassettes génicos. Mecanismos de transferencia genética: - Conjugación - Transformación - Transducción

GENOMA BACTERIANO Una molécula de ADN de doble hebra circular, en una copia (haploides). DNA compactado (proteínas tipo histonas). Alto peso molecular (4x106 pb en E. coli). Codifica aprox. 4700 genes (E. coli). Replicación del DNA acoplada a la división celular.

ELEMENTOS GENÉTICOS MÓVILES (Extracromosómico) Plásmidos Bacteriófagos Transposones Integrones y cassettes génicos

Plásmidos Moléculas de DNA circular extracromosómico Origen de replicación propio (Ori) determina autonomía de replicación del cromosoma Tamaño molecular: 1-200 Kb Nº de copias variables (1 - >40) Transportan información genética no esencial para la vida de las bacterias

REPLICACION DEL PLASMIDO En Escherichia coli se han reconocido muchos plásmidos, entre ellos el F ("factor sexual“)

BACTERIOFAGOS Virus bacterianos. Genoma (acido nucleico ARN o ADN) cubierto por capa de proteinas. Pueden establecer un ciclo lítico o lisogénico Para integrarse reconocen secuencias específicas en el genoma bacteriano

CICLO DE REPLICACIÓN DE UN BACTERIÓFAGO

TRANSPOSONES Secuencias de inserción (elementos IS) Están compuestas por una secuencia corta de DNA que codifica las enzimas necesarias para su transposición Los extremos son secuencias repetidas invertidas idénticas de 15-25 pb, variables en distintas IS IL Transposasa IR IL-1

Transposones compuestos Contienen otros genes, además, de los genes necesarios para su transposición Ej R, Vir A menudo contienen los genes extra en la región central, flanqueada en ambos lados por elementos de inserción similar ó idéntica IR IR IL IL Otros genes IS IS

Integrones y cassettes génicos Familia de elementos genéticos potencialmente móviles capaces de integrar y expresar genes de resistencia a los antibióticos. Detectados en bacilos Gram (-) fermentadores: - Enterobacteriaceae y Vibrionaceae21-23 - En algunos no fermentadores: Pseudomonas aeruginosa24 y Acinetobacter baumannii25. -Además, un integrón funcional en bacterias Gram (+), en una cepa de Corynebacterium glutamicum

Integrones y cassettes génicos Figura 1. Representación esquemática de la estructura básica de un integrón y de la adquisición decassettes genéticos de resistencia. intI1: gen que codifica la integrasa clase 1; attI: sitio de recombinación del integrón en el cual los cassettes son integrados; PI: promotor que transcribe la integrasa; PC: promotor que dirige la transcripción de los cassettes integrados. attC: sitio de recombinación del cassette genético (esquema no dibujado a escala).

Recombinación genética en las bacterias Proceso que forma un nuevo genoma recombinante Existen tres tipos de recombinación genética en Bact. Recombinación general Intercambio recíproco entre un par de secuencias homólogas de DNA Ej. Transformación El proceso ocurre a cargo de los productos de los genes rec Recombinación específica de sitio El material genético no presenta homología con el cromosoma receptor Ej. Transducción El proceso ocurre a cargo de enzimas virales Recombinación replicativa No depende de homología de las secuencias La emplean los elementos genéticos móviles

Mecanismos de transferencia horizontal de información genética en las bacterias Se produce recombinación genética en la transferencia horizontal de genes Conjugación Transformación Transducción

CONJUGACIÓN Operón tra (21 genes) Codifica estructuras y proteínas para la transferencia del plasmido. Contiene secuencias homólogas (IS) con el cromosoma bacteriano. Puede existir fuera ó integrado al cromosoma.

Conjugación Factor F Una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plasmido, además del cromosoma bacteriano.

Conjugación Transferencia de genes de resistencia

Transformación DNA en solución Fragmentos lineales DNA desnudo Deben integrarse Plásmidos

TRANSFORMACIÓN Intercambio genético Una bacteria capta fragmentos de ADN, de otra que se encuentran dispersos en el medio donde vive.

TRANSDUCCIÓN La transferencia de ADN de una bacteria a otra a través de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias. a, el virus se acopla a la bacteria b, el virus rompe la pared bacteriana c, el virus inyecta su ADN