MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENÉTICO Genética Bacteriana MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE MATERIAL GENÉTICO CONJUGACIÓN TRANSFORMACIÓN TRANSDUCCIÓN

Mecanismos de transferencia de material genético en bacterias

 Conjugación es el proceso de apareamiento de bacterias mediante el cual se transfiere información genética. Es el proceso mediante el cual se transfiere una hebra sencilla de DNA desde una bacteria donadora a una bacteria receptora Ocurre tanto en bacterias gram negativas (p ej. Escherichia y Pseudomonas) como en bacterias gram positivas (p ej. Enterococcus, Streptococcus, Bacillus)

Reciben el Premio Nobel en 1958 Edward Tatum (1909 – 1975) Joshua Lederberg (1925 – 2008) Reciben el Premio Nobel en 1958 Por su aportación en “la regulación de los procesos químicos e investigaciones sobre recombinación genética en bacterias”

En 1946 Lederberg y Tatum demostraron la recombinación genética en bacterias utilizando Escherichia coli CON UN EXPERIMENTO MUY SENCILLO Cepa A met- bio- thr+leu+thi+ Cepa B Met+ bio+ thr-leu-thi- Mezcla No hay colonias SI hay colonias!!! No hay colonias

El investigador Bernard Davis demostró que para el proceso de conjugación se requiere de contacto celular No hubo crecimiento en medio mínimo No hubo crecimiento en medio mínimo

Caracteristicas generales del proceso de conjugacion Se requiere contacto célula-célula (pili) La transferencia de DNA ocurre en una sola dirección: donadora receptora NO VICEVERSA 3. La célula donadora posee un plásmido particular que le da la capacidad de la transferencia: plásmido F ó de fertilidad 4. La transferencia de DNA ocurre por un poro (pili, sistema ITS4 de secreción) 5. La transferencia del DNA reqiere energía de la célula donadora: principalmente ATP

Plásmido F ó plásmido de Fertilidad Mápa del plásmido R388 de Escherichia coli

Componentes del plásmido F Genes Función traA, traL, traE, traB, traV, traC, traW, traU, traF, traQ, traH, traG Síntesis del pili traS, traT “Exclusión de la superficie” traN, traG “Estabilizar el apareamiento” Tra M, traY (exonucleasa), traD, traI (helicasa), traZ Transferencia del DNA Fin P, finO, traJ Regulación

Célula donadora Celula receptora Pili conjugativo Cromosoma bacteriano Plásmido F Cromosoma bacteriano

En la actualidad se sigue generando investigación acerca de los aspectos moleculares y factores de regulación durante la conjugación.

¿Cómo se inicia la conjugación? 1. Establecer contacto célula-célula F+ F-

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE DNA (están codificados por el plásmido F)

2. Transferencia del DNA El aparato de transferencia se puede dividir en tres módulos funcionales: I. Formación de un complejo multiproteíco: RELAXASOMA Proteínas de unión a oriT

¿Qué proteínas forman el RELAXASOMA? II. Sistema de secreción tipo IV: es un complejo multiproteíco anclado en la membrana donde el sustrato es secretado Participación de la proteína: T4CP: proteína conjugativa acopladora

Sistema de transferencia del DNA durante la conjugación

F+ X F - = ???? TIPO DE “CRUZAS” DURANTE LA CONJUGACIÓN Una de las cadenas del DNA F es cortada y se separa de la otra cadena. Se transfiere esa cadena a la otra célula, mientras que se comienza a replicar el DNA de la cadena que se quedó en la célula F+ DONADORA RECEPTORA La cadena de DNA recién transferida también se replica. Las dos células contienen un plásmido F integro, por lo que ambas son F+ TRANSCONJUGANTE

El Plásmido F puede integrarse en el cromosoma bacteriana y generar bacterias Hfr (high frequency of recombination) Hfr X F- = ????

Ocurre transferencia de material genético, sin embargo, no se transfiere el cromosoma completo pues las células se separan. La secuencia total correspondiente al plásmido F no se transfiere. Como se transfirió un fragmento del DNA cromosomal, hay homología con el cromosoma de la célula receptora y ocurre recombinación con alta frecuencia (Hfr)

CONJUGACIÓN F’ En células Hfr ocurre con baja frecuencia que F se escinda del cromosoma y forme un plásmido circular nuevamente. Cuando esto ocurre, F acarrea consigo genes adyacentes del cromosoma que ahora se encuentran formando parte del plásmido F. Entonces, a éste se le llama plásmido F’.

CONJUGACIÓN F’ Los plásmidos F’ también pueden ser transferidos por conjugación Con esta transferencia se pueden crear células diploides parciales (merocigotos).

Ciclo de conjugación en E. coli

¿Qué ocurre en las bacterias gram positivas? Algunas bacterias como E. faecalis excretan unos péptidos similares a feromonas El proceso de conjugación es similar al de las bacterias gram negativas

Transferencia en Streptomyces

Aplicaciones de la conjugacion en la ingeniería genética

Aplicaciones de la conjugación en la ingeniería genética Utilización de Agrobacterium tumefaciens

Generación de plantas transgénicas mediado por A. tumefaciens

¿QUÉ VAMOS A HACER PARA COMPROBAR LA CONJUGACIÓN EN LA PRÁCTICA? Receptora Donadora conjugación Jm1452 StrR W3110/KmTn3 Fenotipo??? Fenotipo??? Sembrar en estreptomicina ¿solamente?

2. Transferencia del DNA