Genética bacteriana E. coli

Selección de mutantes en bacterias Prototrófico : Son bacterias silvestres que pueden crecer en medios mínimos (sales inorgánicas, fuente de carbono –glucosa- y agua). A partir de estas sustancias mínimas las bacterias pueden construir todas las macromoléculas necesarias para vivir. Auxotrófico : Las bacterias son generalmente mutantes y no pueden crecer al menos que se adicionen al medio nutrientes específicos ( Adenina, biotina, metionina, etc.) Resistencia o susceptibilidad a antibióticos

Plásmidos Varian en tamaño. En general se replican de manera autónoma. Tienen un origen de replicación y controlan su número de copias.

Tipos de plásmidos Plásmidos de fertilidad (F): los cuales contienen información que les permite conjugarse. Plásmidos de resistencia (R ): los cuales contienen genes que pueden constituir resistencia contra antibióticos o venenos. Históricamente conocidos como Factores R. Col-plásmidos: los cuales contienen genes que codifican (determinan la producción de) colinas y proteínas que pueden matar a otra bacteria.

Vías de intercambio de genes entre bacterias

Transformación bacteriana Incorporación e integración de un ADN extraño al cromosoma bacteriano

Bacteriofago T4 virulento Transduccion Bacteriofago T4 virulento

Ciclo lítico de los fagos (fagos virulentos)

Bacteriófago l (temperado) lítica lisogénica

Transducción generalizada

Transducción especializada

Integración del bacteriófago

Virus de Eucariontes (Retrovirus)

Virus de la Influenza

Conjugación bacteriana E. coli F+ (Factor de fertilidad) F - Pili F+ Plásmido F *Plásmido F codifica alrededor de 100 genes

Descubrimiento del fenómeno de conjugación

Las células tienen que estar en contacto No hubo modificación genética para modificarse No hubo modificación genética

El plásmido F Genes de conjugación

Conjugación

Conjugación F+ F- F+ F+ La cadena sencilla se replica para generar el plásmido F de doble cadena F- F+ F+

Conjugación Resultados de la conjugación Los receptores adquieren el factor F Se convierten de F– a F+ Los plásmidos F pueden adquirir nuevos genes Se les llama factores F’ F’ puede introducir genes y alterar el genotipo

Cepas Hfr 1950s, Luca Cavalli-Sforza descubrió una cepa eficiente en transferir genes cromosómicos Designada cepa Hfr (high frequency of recombination) Hfr resultan de la integración del factor F al cromosoma

Conjugación Hfr Conjugación entre una Hfr & F– transfiere una porción del cromosoma del Hfr Origen de transferencia del factor F Sitio de inicio y dirección de la transferencia Toma 1.5-2 hrs la transferencia del cromosoma entero del Hfr Solamente una porción del genoma del Hfr pasa a la célula F- Las células F– no se transforman en F+ o Hfr Las células F– adquieren ADN del donador Se recombina con segmentos homologos en el ADN receptor

orden de transferencia lac+ – pro+ Conjugación Hfr F– lac+ pro– orden de transferencia lac+ – pro+ F– lac+ pro+

Dos eventos de recombinación

La transferencia de ADN no es recíproca La bacteria donadora es la que contribuye con un fracción de material genético a la bacteria receptora El fragmento de DNA donado es llamado exogenota y el genoma receptor el endogenota Una bacteria que contiene el exogenota y el endogenota se conoce como merocigoto ó diploide parcial a+ b+ Exogenota Endogenota a- b-

Factores F con genes bacterianos

Factor F´

Técnica del apareamiento interrumpido Elie Wollman & François Jacob En qué se basa: El cromosoma del Hfr se transfiere linealmente Se interrumpe la transferencia a diferentes tiempos  diferentes longitudes de ADN han sido transferidas El orden de los genes en el cromosoma se deduce por el cambio observado en la célula receptora a diferentes tiempos.

Mapeo por conjugación interrumpida

Mapeo de genes bacterianos usando conjugación Hfr strs azir gal+ lac+ ton+ F- strr azis gal- lac- ton-

Una mutante de E. coli no puede sintetizar triptofano (trp-). Para determinar la localización del gene en el cromosoma, se realizan experimentos de conjugación interrumpida con 4 diferentes Hfr´s que contienen los alelos dominantes de los respectivos genes, mientras que la cepa F- tiene los recesivos. HfrA man+ (1) trp+(9) aro+(17) gal+(20) lac+ (29) thr+ (37) Hfr B trp+ (6) man (14) his (22) tyr (34) met (42) arg (48) HfrC thr (3) ilv+ (20) xyl+ (25) arg+ (33) met+ (39) tyr+ (47) HfrD met+ (2) arg+ (8) xyl+ (16) ilv+ (21) thr+ (38) lac+ (46) Construye la secuencia de genes en el cromosoma, considerando thr como tiempo 0 y que el marcador lac está a la derecha de thr thr lac 0/100

Tarea: Construir el siguiente mapa en función a las conjugaciones HFr A: man (1) trp(9) aro(17) gal (20) lac (29) thr (37) HFr B: trp(6) man (14) his(22) tyr (34) met (42) arg(48) HFr C: thr (3) ilv(20) xyl(25) arg(33) met (39) tyr (47) HFr D: met(2) arg(8) xyl(16) ilv(21) thr (38) lac (46) Tomando en cuenta que el genotipo del receptor es: thr- ilv- xyl- arg- met+ tyr+ his- man- trp+ aro- gal+ lac+ Conjugación de F- con HFrA por 12 minutos: HFr A: man (1) trp(9) aro(17) gal (20) lac (29) thr (37) ¿Cómo será el fenotipo del receptor después de la conjugación?

Elementos genéticos transponibles Los elementos de secuencias de inserción (IS) son segmentos de DNA que pueden moverse de una posición cromosómica a otra del mismo cromosoma o diferente. Cuando los IS aparecen en medio de los genes, pueden interrumpir la secuencia codificante e inactivar la expresión del gen. Fueron descubiertos por primera vez en E.coli en el operon gal y son los transposones más simples. Tienen entre 700 y 1500 pb; son frecuentes en bacteriófagos y plásmidos Transposasa

Transposones en procariontes Secuencias de inserción (IS)

transposon Repetidos directos– secuencias de DNA que son identicas y van en la misma dirección (5’3’) Repetidos invertidos- secuencias de DNA que son identicas pero van en direcciones opuestas 5’ ATGACTGAC 3’ 3’ TACTGACTG 5’ 5’ ATGACTGAC 3’ 3’ TACTGACTG 5’ y 5’ CTGACTCTT 3’ 3’ GACTGAGAA 5’ 5’ AAGAGTCAG 3’ 3’ TTCTCAGTC 5’ y

Transposones compuestos Contiene genes adicionales no necesarios para la transposición Solo las secuencias repetidas invertidas son importantes para la transposición

Plásmidos R con el mapa de transposones

Mecanismo de transposición

They are in the same direction and are repeated at both ends of the element

Dos formas de transposición

Transposones de eucariontes Transposones de ADN Retrotransposones

Transposones en humano