GENÉTICA BACTERIANA: PRINCIPIOS GENERALES

En el caso de las bacterias existen una gran cantidad de información generada en los últimos 50 años sobre la genética bacteriana que permite entender mejor las funciones esenciales de este material genético y como sus características rigen el comportamiento de una bacteria comensal, su capacidad de adaptación al medio ambiente en su búsqueda de nutrientes o aun mas como esto le permite expresar mecanismos de virulencia que confieren la capacidad de colonizar, invadir, diseminarse y dañar células cucarióticas y, como resultado, producir un gran espectro de enfermedades clínicas, a veces solo conviviendo sin más problemas o hasta el extremo de producir desenlaces fatales.

ELEMENTOS GENÉTICOS ESENCIALES.-

El material genético de las bacterias se encuentra en forma de ácido desoxirribonucleico (DNA) y posteriormente tenemos los elementos conocidos como ácidos ribonucleicos (RNA) en sus diferentes tipos: de transferencia, ribosomal.

El DNA bacteriano es una molécula compuesta por unidades repetitivas de nucleótidos. Cada nucleótido está formado por una base nitrogenada (adenina, timina, citocina o guanina) con dioxirribosa (azúcar pentosa) y grupo de fosfato. Los nucleótidos están unidos en pares a lo largo de cadena enrolladas en forma de doble hélice y unidos a proteínas. Este DNA conforma el genoma bacteriano, aunque tambien puede encontrarse en elementos extracromosómicos, como los plásmidos, transponsones e integrones. Las dos funciones esenciales del material genético son replicación y expresión.

La replicación de la información genética debe ser eficiente para que la progenie herede determinantes genéticos específicos (genotipos) de la célula madre.

La expresión de esta información establecerá las características observables (fenotipo) del microorganismo. Ya que no es fácil distinguir los detalles morfológicos de las bacterias, otras características fenotípicas como su capacidad de crecimiento en ciertos medios, la utilización de nutrientes y el patrón de susceptibilidad antimicrobiano nos permiten estudiar, de forma indirecta las características genéticas de las bacterias.

CARACTERÍSTICAS DEL GENOMA BACTERIANO Y ELEMENTOS EXTRACROMOSÓMICOS, REPLICACIÓN Y EXPRESIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO.-

Los microplasmas son los que tienen un cromosoma pequeño, casi la cuarta parte del de otras bacterias.

En el genoma hay innumerables operones, que están constituidos por uno o más genes estructurales.

Las bacterias son haploides, pues poseen una sola copia de sus cromosomas, mientras que los eucariotas son diploides, por que presentan dos copias de su cromosoma.

La información genética codificada en el DNA se expresa a través de la síntesis de RNA y proteínas especificas:

DNA----RNA----Proteínas

El principio del código genético es la secuencia de nucleótidos distribuidos en codones a partir de regiones conocidas como iniciadoras del gen hasta llegar al codón de determinación que indica el código, es decir, de la proteína que se va a producir.

Para que se inicie la transcripción de un gen existe una región, algunos pares de bases antes del codón de inicio, la cual se llama región promotora, sitio donde se une la RNA polimerasa, la cual inicia el proceso de transcripción. Cada uno de estos codones determinan el aminoácido y la secuencia que estos tienen en una proteína y estas a su vez son estructuras o enzimas que terminan siendo la esencia del desarrollo de vida de los organismos vivientes. En la gran mayoría de los casos la expresión de estos genes llevara a cabo la producción de nuevas proteínas, es un mecanismo regulado a través de una serie de genes.

Estos genes pueden estar organizados de varias maneras, como los operones (grupos de uno o más genes estructurales), en los cuales se han descrito de manera bien definida proteínas represoras, las inductoras y los productos finales; de esta forma, existen un sistema que permiten iniciar la trascripción cuando hay algo en el ambiente que avisa. Esto tambien se ejemplifica a través de sistemas reguladores de dos o más componentes donde se identifica claramente un gen que codifica para una proteína sensora que generalmente es transmembrananal y detecta cambios, como disminuciones de pH, osmolaridad, concentración de cationes, concentración de oxigeno y nutrientes, entre otros.

Esto se produce a través de un sistema que, por lo regular, son fosforilaciones que envían señales a los genes reguladores, los cuales son los que tienen las regiones que les permite pegarse a las zonas promotoras de los genes que tendrán que activar o reprimir y, de esta manera, tener impacto positivo o negativo para iniciar la transcripción de estos, que a su vez llevaran la producción de una proteína que tendrán un efecto en contrarrestar el ambiente adverso que detectó la proteína sensora.

Una característica de agrupación de genes de virulencias en el genoma bacteriano se conoce como islas de patogenicidad, las cuales pueden definirse como regiones del cromosoma de una bacteria con un conglomerado de genes implicados en la virulencia de la bacteria con alto contenido de G-C, diferentes al resto de cromosomas de la bacteria y que están flanqueados por secuencias de inserción.

Los plásmidos son unidades de información genéticas extra cromosómicas que generalmente codifican información no esencial para la viabilidad de la bacteria y que se replican de forma independiente del cromosoma. Los plásmidos se encuentran en forma de DNA de doble cadena, circular y superenrollado. Los plásmidos conjugativos codifican para mecanismos relacionados con la transferencia de estos plásmidos entre diferentes bacterias. Los plásmidos se caracterizan por que pueden replicarse, regular su replicación, acarrear genes de metabolismo, virulencia, resistencia a antibióticos, entre otros, pueden definir

compatibilidad con los plásmidos y algunos pueden integrarse en el cromosoma de bacterias (episoma).

Modificación e intercambio genético

El material genético puede modificarse por efectos de mutaciones, las cuales pueden ser

puntuales y suficientes para mediar una alteración en la proteína producida, que lleve un efecto de resistencia.

Las mutaciones son cambios transmisibles en el genoma bacteriano y la tasa de mutaciones en las bacterias está determinada por la exactitud de la replicación del DNA, los daños al DNA y la eficacia de los mecanismos de reparación del DNA dañado. Factores ambientales, como los rayos X o luz ultravioleta, o algunos químicos pueden incrementar la tasa de mutaciones de bacterias.

Las mutaciones pueden estar limitadas a segmentos cortos de DNA como microdeleciones, sustituciones de nucleótidos microinserciones o afectar regiones más grandes mediante

rearreglos de DNA, inserciones y deleciones.

BIOGRAFÍA:

Microbiología Estomatológica, por Marta Negroni