Genética Bacteriana

1. CONJUGACIÓN

2. TRANSFORMACIÓN

1.TRANSDUCCIÓN

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE

MATERIAL GENÉTICO

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)

Joshua Lederberg (1925 – 2008)

Edward Tatum (1909 – 1975)

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 SENCILLOCepa A

met- bio- thr+leu+thi+

Cepa BMet+ 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

1. Se requiere contacto célula-célula (pili)

2. 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

Cromosoma bacteriano

Plásmido F

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

durante la conjugación.

¿Cómo se inicia la conjugación?

F+

F-

1. Establecer contacto célula-célula

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

I. Formación de un complejo multiproteíco: RELAXASOMA

Proteínas de unión a oriT

2. Transferencia del DNA

El aparato de transferencia se puede dividir en tres módulos funcionales:

¿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

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+

La cadena de DNA recién transferida también se replica. Las dos células contienen un plásmido F integro, por lo que

ambas son F+

DONADORA RECEPTORA

TRANSCONJUGANTE

TIPO DE “CRUZAS” DURANTE LA CONJUGACIÓN

F+ X F - = ????

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’.

Con esta transferencia se pueden crear células diploides parciales (merocigotos).

Los plásmidos F’ también pueden ser transferidos por conjugación

CONJUGACIÓN F’

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?

Jm1452 StrR W3110/KmTn3

DonadoraReceptora

Fenotipo??? Fenotipo???

conjugación

Sembrar en estreptomicina

¿solamente?

2. Transferencia del DNA