Genética bacteriana 3º parte: transducción PDF

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TRANSDUCCIÓN --El tema general de la recombinación sitio específica: -Todas las reacciones dependen críticamente del ensamblaje de la proteína recombinasa sobre el DNA y se colocan juntos los dos sitios de recombinación. Algunas recombinacions requieren sólo la recombinasa y su secuencia de reconocimiento para cada ensamblaje. -algunos requieren proteínas accesorias incluyendo proteína estructurales que se unen a secuencias específicas de DNA y el DNA. -Esto lo hacen sobre todo los virus, que puede tener un genoma de DNA y RNA, los dos monofilamento o bilafamentado. En RNA pueden ser de sentido positivo y de sentido negativo. El genoma del virus está rodeado por una estructura proteica que se llama cápsida. Algunos tienen también una envuelta de naturaleza lipídica y otros no. Esta cápsida puede ser de simetría diferente, hay las cilíndrica, icosaédrica… En el caso de la landa es completa (con cabeza icosaédrica y una cola con unas espículas, que le sirven como receptores de la célula a la cual van a ir). El landa este es de DNA doble filamentado, que es un virus específico de bacterias. Este virus, bacteriófago landa (el que utilizaremos para el modelo de transducción, aunque hay más) puede hacer dos cosas. El virus se encontrará con la bacteria y se va a fijar a los receptores. Si la bacteria no tiene receptores, es una bacteria resistente al bacteriófago, por lo que no se puede fijar. Una vez se fija, la cola se retrotae, y formará un poro inyectando el DNA. Una vez que está dentro el DNA, se hacen dos cosas: -Hacer el ciclo de replicación, hacer más virus, con lo que nos lleva a un ciclo lítico (el virus se replica por el sistema del círculo rodante), haciendo muchos segmentos de DNA, y al final corta por tamaño, y de cada tamaño aquí simultáneamente va haciendo las cápsidas (a la misma vez que se replica). Y cuando ya tiene cortadito todo el DNA y la cápsida. Y al final el virus sale, lisando la célula con la cabeza isocaédrica. -Hacer el ciclo lisogénico: una vez ha entrado como antes, se integra el DNA del virus en el DNA cromosómico de la bacteria, por lo que tendríamos un genoma bacteriano donde un trozo sería el del virus, y aquí se replicará como si fuera una parte de la bacteria. Cuando la bacteria se divida, generará dos bacterias, cada una de ellas con su correspondiente bacteriófago. El bacteriófago beta de la bacteria difteria es también lisogénico, y como los genes que lleva son de la toxina de la difteria, son precisamente las bacterias que llevan el bacteriófago beta, las únicas que producen la difteria. -Por un impulso, como luz UV, se puede saltar de lisogénico a lítico. Pero nunca se hará de lítico a lisogénico, no existe. Landa integrasa promueve la integración y escisión del genoma vírico en el cromosoma de la célula huésped. -Establecimiento del estado lisogénico: require la integración del DNA del fago en el cromosoma del hospedador. -Crecimiento lítico: es la etapa de multiplicación del crecimiento independiente del fago DNA que requiere la escisión del DNA fágico integrado del genomad el huésped. -La transducción generalizada y la transducción especializada se producen por error (todas se producen por error menos la transformación): La generalizada se lleva a cabo por unas partículas víricas, que se llaman partículas transductoras generalizadas y las transducción se harán a cabo por partículas transductoras especializadas. ..Transducción generalizada: cuando el virus entra en la célula, se produce una replicación que hace los círculos, y cuando se han producido hay el sitio PAC, sitio de reconocimiento de la nucleasa, también fabricada por el virus que reconocerá el PAC, cortando por tamaños, teniendo diferentes tamaño. El error se produce cuando en el genoma bacteriano hay también una zona homóloga al sitio PAC. Si aquí hay un sitio PAC, la nucleasa del virus también 79

empezará a trinchar el DNA de la bacteria, y como aquí tenemos también las cápsidas icosaédricas vacías, se van a ir rellenando con el DNA del virus, pero como la encapsidación sólo se hace por tamaño, si hay un trozo del DNA que tiene el mismo tamaño, en la cápsida entrará el DNA de la bacteria y no el del virus. Por eso participa una bacteria dadora, una bacteria receptora pero el cartero que lleva el DNA es un virus, porque cuando el virus vaya a introducirse a otra bacteria, meterá el DNA de la otra bacteria y no el suyo. Se llama generalizada porque puede meter cualquier segmento de la bacteria. ..En el caso de la transducción especializada, el problema está en el ciclo lisogénico. La recombinación para entrar es sitio específica, y sólo se introduce siempre en los mismos puntos, en la misma secuencia, que reciben el nombre de Att P (sitios en el genoma del fago) i los att B (los sitios de la bacteria). Entonces se produce el entrecruzamiento, y la integración con unos puntos híbridos: fagobacterias, como consecuencia de esta integración. El factor de integración codificado por la bacteria y una integrasa codificado por el fago landa es el que produce la recombinación. La proteína cis participa en la escisión. Hemos dicho que en el ciclo lisogénico, a veces se liberaba el DNA del fago para volver a hacer el ciclo lítico, en este camino inverso participa esta escionasa, la proteína cis, codificada por el fago o virus. A veces la salida del bacteriófago no es limpia, y aquí está el problema, porque para salir se tiene que hacer la recombinación por el mismo sitio, haciendo una deleción. Pero a veces se produce una recombinación ilegítima, y en vez de aparearse por donde lo tiene que hacer se apareará por otro sitio, formándose un bacteriófago llevando también un trozo de DNA bacteriano. Estábamos hablando de transferencia de información genética entre las bacterias, la transferencia horizontal. Habíamos hablado de la transformación, que se considera en principio el más natural porque no se deba a ningún error, sólo que hay un ADN por ahí flotando, y no se sabe el origen de éste. En el laboratorio forzamos la formación de los poros en la membrana para que pase el DNA y en la natura pasa de forma natural. Ahora vamos a comentar la transducción. Aquí hay una célula bacteriana dadora, una receptora, un exogenote que va a pasar al endogenote. Algunos virus pueden ser dos ciclos, uno el ciclo replicativo (hacer más virus, con lo que el virus infecta a una célula susceptible). Por otra parte hay algunos viro son capacidad de integrarse en el DNA de la bacteria que integran (ciclo lisogénico, hay una recombinación de DNA, en el cromosoma vírico y el bacteriano). La transducción por qué se produce? Por error. Para que se produzca transferencia se tienen que formar las partícules fágicas transductores, o bacteriófagos transductores, que a veces se les llama también generalizadas, porque pueden transducir cualquier gen del cromosoma, esté donde esté, o también pueden ser especializadas, ya que sólo pueden transferir genes muy próximos al ciclo de integración. CICLO LÍTICO El ciclo de transducción se suele hacer con el bacteriófago landa, entre otros virus. El ciclo lítico es el normal, los receptores son reconocidos, se inyecta el DNA, y en este caso van a replicarse normalmente el DNA de éste virus es lineal, pero al entrar lo primero que hace es circularizarse, porque tiene extremos de DNA cohesivos (mecanismo de protección frente a los enzimas de restricción de las bacterias). Entonces se circulariza por los extremos cohesivos, y ahora se replica por el círculo rodante (se van haciendo muchos DNA unidos, y una vez que se han formado, tienen un nombre, son contratentos o algo así, se producirá la lisis, cortes de segmentos aproximadamente igual del segmento de DNA cromosómico). Una vez que está toda la bacteria llena de DNA del virus, se lisa la partícula y sale para reinfectar. El virus destroza el DNA de la bacteria. CICLO LISOGÉNICO Se integra el DNA vírico al DNA bacteriano, hasta que por una inducción el DNA del virus se libera y va a reinfectar a otra bacteria. 80

-TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA En el círculo rodante, hay un sitio reconocido por una nucleasa y se van generando diversos genomas víricos. Estos genomas se introducirán en la cápsida del virus. El error está cuando en el cromosoma de la bacteria hay un sitio homólogo al sitio PAC del virus. Entonces la nucleasa también cortará el DNA bacteriano, por segmentos iguales que el DNA del virus (si son 17 pb, pues también cortará por 17 pb). Es generalizada porque la zona homóloga del DNA bacteriano al sitio PAC puede estar en cualquier sitio del DNA de la bacteria. Habrá algunos virus derivadas de la replicación de éste, cuando salga, que cogerán el DNA de la bacteria y no del virus. Y cuando este virus con DNA de bacteria inyecte a otro DNA (que se puede enganchar por los receptores que tiene en la cápsida) pasará el DNA de la primera bacteria pasando 3 posibilidades: -Integre el DNA, tendremos una bacteria final con su DNA cromosómico y un trozo de DNA de la otra bacteria. Transduccio´n generalizada. -Que el DNA de la primera bacterian o se integre, y los sistemas de restricción lincha el DNA exogenote, y estos restsos de DNA se utilizan como nutrientes. -El segmento de DNA que entra en la nueva bacteria, no será un replición porque serán extremos pequeños, pero si tienen exztremos cohesivos se podrán circularizar, por lo que las nucleasas ya no lo pueden romper. Tendríamos el DNA de la bacteria receptora, y un trozo de DNA de la bacteria dadora. Pero como no es un replicón, en las células hijas, sólo una llevará el DNA de la bacteria dadora. Es una transducción adoptiva, está condenada a desaparecer con el paso de las generacions. TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA Comienza igual, se integra por forma lisogénico por una recombinación sitio-específica y queda integrada. Llega un momento que por inducción o porque le toca, el DNA vírico se separa. La separación se puede hacer de una manera limpia, quedando el cromosoma vírico y el bacteriano íntegro. Pero la separación, que también es por una recombinación sitio-específica no se produzca limpia, sino que se produzca por una recombinación inespecífica. Al separarse pueden pasar dos cosas: -Que una parte del virus se va a llevar una parte del cromosoma bacteriana y puede dejar en la bacteria un trozo suyo o no. Pero se va a llevar un trozo de DNA de la bacteria dadora seguro. Cuando el virus libre se replica, generará muchos híbridos, tienen una partícula fágica transductora especializada. El error cómo se produce? Este modelo de la lisogénico, es con el modelo del bacteriófago landa. El bacteriófago landa tiene un DNA filamentado y lineal, y tiene unos extremos cohesivos. Cuando el bacteriófago se adhieren, se va a inyectar su DNA y por los extremos cohesivo, después se circularizará a través de una ligasa, convirtiéndose en un DNA circular, doble filamentado y cerrado. Este sería el fago landa circularizada, y estos serían los sitios que se llaman los sitios attp, los sitios de unión del bacteriófago. Los sitios que van a poner la homología para su integración con los sitios de homología en el cromosoma bacterian, los attb. Así se produce una recombinación sitio específica normal, con entrecruzamiento, generándose zonas homólogas pequeñas, y quedará integrada. Tenemos lo que sería el cromosoma de la bacteria dadora. Cuando se separa de una manera normal, se formará una recombinación sitio específica. Cuando hay una inducción por luz ultravioleta se producirá la escisión por la escionasa. Se produce enfrentamiento de las zonas de homología, después recombinación y después deleción. Esto pasa normalmente. Pero si en vez de producirse una recombinación entre los dos sitios homólogos, se producen una error en la escisión, produciéndose recombinación en zonas dos homólogas. Nos quedamos con un genoma vírico con su sitio vírico attp, parte del genoma del virus y parte del genoms bacteriano. Esto sería la partícula fágica transductora especializada, y se llama 81

especializada porque sólo puede engancharse con la recombinación ilegítima para que se produzca ese bucle que enfrente dos zonas, esa recombinación ilegítima se tienen que producir siempre en zonas próximas en la zona donde se ha integrado el virus. La cabeza del fago introducirá ese trozo del genoma, híbrido entre el genoma del bacteriófago y parte del genoma de la bacteria dadora. Cuando se encuentra con otra bacteria, se va a integrar y tendremos el cromosoma de la bacteria receptora con el bacteriófago y con el trocito que se le ha introducido del a otra bacteria. En este caso, sería una transductora inestable (porque se ha producido una complicación pero no nos interesa) el que nos interesa es el estable, en el cual se ha integrado los genes gap en el cromosoma de la bacteria receptora. Ahora vamos a irnos, a otro sistema de transferencia de genes que es el de la conjugación.

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