GenGentica bacteriana IItica bacteriana IIGenGentica de bacteritica de bacterifagosfagos

Generalidades de Virus

Virus de la influenza (200 nm)

Tamao 24 300 nm DNA o RNA, de cadena simple o doble Cubierta de protenas con o sin lpidos Forma icosadrica, de varilla, o cabeza y cola

Clasificacin de fagos por su estructura.

Icosahdricos sin cola (X174) Icosahdricos con cola ()

Filamentosos (M13)

Estn formados por un cido nucleico (DNA/RNA) y una cpside de protena

El genoma de los fagos

RNA simple cadena (MS2, Q)

RNA doble cadena (phi 6)

DNA simple cadena (phi X174, fd, M13)

DNA doble cadena (T3, T7, lambda , T5, Mu, T2, T4)

Estos cidos nucleicos pueden contener bases inusuales que son

sintetizadas por protenas del fago. En los fagos T-pares, el

genoma no contiene citosina sino 5'- hidroximetilcitosina,

mientras que en otros tipos de fago alguna de las bases est

parcialmente sustituida.

Bacteriofago T4 virulento

Cabeza

Cuello y collar

Vaina

Centro

Placa Basal

Fibras

Fago libre

Fago infectando

Componentes del Fago

1. Adsorcin del fago a receptores en la superficie de la bacteria (protenas transportadoras de maltosa o de Fe2+)

2. Inyeccin del material gentico viral

3. Transcripcin del DNA del bacterifago y produccin de protenas virales

4. Replicacin del material gentico viral

5. Empaquetamiento del DNA dentro de la envoltura proteica y ensamblaje de la envoltura

6. Lisis y liberacin de las partculas virales

Ciclo LCiclo LticoticoCiclo de Replicacin del Bacteriofago T4

Halos placas de lisis de los fagos

1. Una molcula de DNA del fago es inyectada a la bacteria.

2. Transcripcin de genes necesarios para la integracin.

3. El DNA del fago se inserta en el cromosoma bacteriano. (Integracin)

4. La bacteria replica su DNA (y el del fago) y se divide normalmente.

5. El fago insertado se denomina profago y a la bacteria lisgeno.

6. La bacteria es ahora inmune a la infeccin de otros fagos.

Ciclo Lisognico(Fagos temperados)

Integracin del DNA del fago al cromosoma bacteriano

El cromosoma del bacterifago lambda () en estado libre es circular. El sitio de integracin es una regin del cromosoma que se alinea en un

sitio del cromosoma bacteriano (entre los genes gal y bio).

Ocurre un entrecruzamiento recproco entre el fago circular y el cromosoma

bacteriano resultando en la integracin. Esta integracin es

mediada por los genes del bacteriofago y no por el sistema de

recombinacin de la bacteria.

Al DNA del fago integrado al cromosoma se le llama profago.

Bacteria lisognica portadora de Profago

Molcula lineal de DNA del bacteriofago

Integracin de al cromosoma bacteriano

Bacterifago lambda () (fago temperado)

Ciclo lisognico Ciclo ltico

TRANSDUCCITRANSDUCCINNTransferencia de material gentico entre bacterias a travs de un

bacterifago

Transduccin

Transferencia de material gentico bacteriano

por los virus de bacteria (fagos)

phe trp tyr methis

WT

Induccin del ciclo ltico

La escicin del DNA del fago acarrea DNA cromosomal

TRANSDUCCIN

Replicacin del fago

Lisis celular y

liberacin del fago

El fago infecta a la

clula receptoraIntegracin del DNA del fago al cromosoma

La clula receptora

adquiere nuevos

genes

Cromosoma bacteriano

Profago

Transduccin

Transduccin generalizada

Transduccin especializada

Transduccin generalizada

Transduccin especializada

Durante la transduccin se pueden mapear genes

Clulas donadoras: arg+; met+, strs

Infeccin con el fago P1.

Ciclo lisognico. Integracin

Ciclo ltico y cosecha de fagos.

Mezclar los fagos con la bacteria receptora: arg-; met-; strr

Ciclo lisognico del bacteriofago

Seleccin fenotpica de las bacterias receptoras.

TransposonesTransposones(Elementos gen(Elementos genticos mticos mviles)viles)

La transposicin es otro tipo de recombinacin de DNA en el cual un elemento transponible o transposn se mueve de una molcula de DNA a otra (recombinacin ilegtima).

Fueron descubiertos originalmente en maz por Barbara Mc Clintock y su presencia se ha documentado tambin en otras especies, desde bacterias hasta humanos.

Descubrimiento de los transposones eucariontes

Barbara Mc Clintock, 1951

Elementos de ControlElementos de Control

Tipos de transposonesTipos de transposonesSecuencia de Insercin o Elemento de Insercin (IS): contiene una secuencia central con el gen de la transposasa y en

los extremos una secuencia repetida en

orden inverso no nesariamente idntica,

aunque muy parecida. Cuando un

transposn simple se integra en un

determinado punto del DNA aparece una

repeticin directa de la secuencia diana (5-

12 pb).

Transposn Compuesto (Tn):contiene un elemento de insercin (IS)

en cada extremo, en orden directo o

inverso y una regin central que adems

suele contener informacin de otro tipo.

Por ejemplo, los Factores de

transferencia de resistencia (RTF)

poseen informacin para resistencia a

antibiticos (cloranfenicol, kanamicina,

tetraciclina, etc.).

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm

Elemento LongitudRepeticin terminal invertida

Repeticin directa de la diana

Seleccin de la diana

IS1 786 pb 23 pb 9 pb Regional

IS2 1327 pb 41 pb 5 pb Zona caliente

IS4 1428 pb 18 pb 11-12 pb AAAX20 .........XTTT

IS5 1195 pb 16 pb 4 pb Zona caliente

CaracterCaractersticas de algunos elementos ISsticas de algunos elementos IS

CaracterCaractersticas de algunos Transposones compuestos (Tn)sticas de algunos Transposones compuestos (Tn)

Elemento LongitudMarcador gentico

(resistencia)

MDULOS TERMINALES

IS Orientacin Relacin entre ambos

Tn 10 9300 pb Tetraciclina IS 10 Invertida Divergencia 2.5%

Tn 5 5700 pb Kanamicina IS 5 Invertida Difieren en 1 pb

Tn 903 3100 pb Kanamicina IS 903 Invertida Idnticos

Tn 9 2500 pb Cloranfenicol IS 9 Directa Idnticos (?)

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm

Tanto los elementos IS como los transposones (Tn) tienen que estTanto los elementos IS como los transposones (Tn) tienen que estar ar

integrados en una molintegrados en una molcula de DNA, que contenga un origen de cula de DNA, que contenga un origen de

replicacireplicacin, ya sea en el cromosoma principal bacteriano o en un n, ya sea en el cromosoma principal bacteriano o en un

plplsmido, nunca se encuentran libres. smido, nunca se encuentran libres.

Algunos elementos Algunos elementos pueden estar en varias pueden estar en varias copiascopias

Cromosoma de

E. coli

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm

Transposones en procariontes

Secuencias de insercin (IS)

Frecuencia global de transposicin: 10-3 10-4

Frecuencia individual de transposicin: 10-5 10-7

Reversin de la transposicin: 10-6 10-10

Transposones

El tamao de los transposones vara entre 103 a 104 pb dependiendo del tipo de transposn.

La secuencia ntegra del transposn se puede insertar en un sitio particular del cromosoma.

La transposicin involucra recombinacin entre secuencias no relacionadas (recombinacin ilegtima) que son los extremos flanqueantes del transposn y el sitio del cromosoma donde se insert.

Dos formas de transposicin

Replicativa

Conservativa

Transposasa. Enzima que corta al DNA blanco en sitios al azar y une los extremos del transposn.

Secuencias repetidas invertidas. Funcionan como el sitio de reconocimiento de la transposasa. Como las secuencias son

invertidas, son idnticas.

Marcador de seleccin. La insercin del transposn confiere una ventaja ecolgica a la clula, que puede ser la resistencia a algn

antibitico. KanS KanR

Tn5: 5,800 pb y regiones flanqueantes de 1,530 pb. Genes de resistencia a Kan, Bleo, Strp.

Tn7: 14,000 pb y regiones flanqueantes (secuencias repetidas invertidas de 30 pb). Resistencia a Strp, Spec.

Tn10: 9,300 pb y regiones flanqueantes de 1,300 pb. Genes de resistencia a Tet.

Mecanismo de transposiciMecanismo de transposicinn(recombinaci(recombinacin ilegn ilegtima)tima)

Repetidos directos (5-9 pb)

TransposiciTransposicin conservativan conservativa

Unin de la transposasa a la regin flanqueante

Formacin del asa (complejo sinptico). Los extremos del transposn se acercan.

Corte del DNA y escicin del transposn

Unin del transposn al DNA blanco

La transposasa cataliza la insercin del transposn al DNA blanco.

TransposiciTransposicin replicativan replicativaTransposasa Resolvasa

Transposones de eucariontes

Retrotransposones Transposones de DNA

Los retrovirus se integran al DNALos retrovirus se integran al DNAprovirus

Los transposones pueden causar Los transposones pueden causar

reordenamientos y cambios en los genomasreordenamientos y cambios en los genomas

TransposonesTransposones

Transferencia de DNA

Evolucin de genomas

Los Virus

Duplicacin de DNA

Uso de los transposones para generar una coleccin de mutantes

1.Para introducir inserciones de Tn5 al azar en el cromosoma de E. coli, se usa un vector de fago lambda: Pam int-::Tn5

2.Cuando este fago infecta clulas KanS, el DNA del fago no se puede replicar ni integrar, as que la nica manera de que E. coli se vuelva KanR es que el transposn Tn5 se inserte en algn sitio del cromosoma. Esto va a ocurrir en aprox. 1 de cada 100,000 clulas infectadas.

3. Si se infectan 2 x 109 clulas, se obtendrn aprox. 2 x 104colonias KanR. Cada una tendr una insercin de Tn5 en un sitio distinto del cromosoma. Si en el genoma de E. coli hay unos 5,000 genes, es probable que se tenga una coleccin con insercin de Tn5 en casi todos los genes.

La transferencia horizontal de genes entre distintas especies, e incluso gneros de bacterias

Mecanismos de resistencia a antibiMecanismos de resistencia a antibiticos y ticos y su transmisisu transmisinn

1. Impermeabilidad y eflujo. Gram+ (peptidoglicano); Gram-(capa de LPS). Protenas de eflujo. Los genes responsables pueden estar en plsmido o en cromosoma.

2. Modificacin e inactivacin del antibitico. -lactamasa, enzimas modificadoras de aminoglicsidos, cloramfenicol acetil transferasa.

3. Modificacin del blanco. Dominios de transpeptidasa con menor afinidad por las -lactamas.

4. Vas alternativas de sntesis. Sntesis de tetrahidrofolato insensible a sulfonamidas.

1. Cuatro cepas Hfr de E. coli procedentes de la misma cepa F+ transfieren los siguientes

marcadores en el orden:

Cepa 1: M Z X W C

Cepa 2: L A N C W

Cepa 3: A L B R U

Cepa 4: Z M U R B

Cul es el orden de estos marcadores en la cepa F+ original?

2. Se realiza un cruzamiento entre una cepa Hfr arg+ bio+ leu+ y una cepa F arg bio

leu. Experimentos de conjugacin interrumpida demuestran que arg+ entra en el

receptor en ltimo lugar, de modo que se seleccionan recombinantes arg+ para

determinar la presencia de bio+ y leu+ encontrando los siguientes nmeros:

arg+ bio+ leu+ 320

arg+ bio+ leu 8

arg+ bio leu+ 0

arg+ bio leu 48

Cul es el orden de estos marcadores?

Cules son las distancias en unidades de mapa?