Recombinación

El éxito de la transferencia horizontal de gene se basa en la habilidad de una bacteria de

integrar el DNA del donador a su genoma.

Conjugación

Transformación

Transducción

Diploide parcial

Célula receptora

Integración

Replicación de DNA

donador. (plásmido)

No replicación del

DNA donador

Restricción del

DNA donador

Célula recombinante

Reproducción

Po

bla

ció

n d

e

reco

mb

ina

nte

s

est

ab

les

Reproducción

La célula receptora

se reproduce, el DNA

donador no

Re

com

bin

an

tes

n

o e

sta

ble

s

Destino del DNA donador durante la Transferencia Horizontal de Genes

RECOMBINACIÓN GENÉTICA HOMÓLOGA

1. Muesca, escisión DNA

Generada por endonucleasa

2. Helicasa: DNA debe separarse de la otra

hebra

3. SSB: Enlace a proteína unión a hebra

sencilla

INVASIÓN HEBRA

4. Enlace a RecA

Facilita alineamiento con secuencia

Complementaria de DNA adyacente

(con el que se va a recombinar)

5. Intercambio de DNA homólogo

6. REGIONES HETERODÚPLEX

Vía recBCD de

recombinación

homóloga

Parte I: Ruptura e

intercambio

Micrografía

electrónica de una

forma chi (qui)

QUIASMA

Via recBCD de

Recombinación

homóloga

Parte II: Migración

de hebra y

resolución

Fig. 22.5 f-h

RECOMBINACIÓN GENÉTICA HETERÓLOGA

En procariotes ocurre por fragmentos de DNA homólogo

Célula dona un cromosoma (cromosoma donador ) a célula receptora

3 TIPOS

Transformación

Tranducción

Conjugación

DESPUÉS DEBE EXISTIR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA (INCORPORACIÓN)

Capacidad de desarrollo en medio particular

FENOTIPO DIFERENTE Resistencia a antimicrobianos

Requerimientos nutricionales específicos

Alto número de no recombinantes

Bajo número de recombinantes

Transferencia horizontal

RECOMBINACIÓN GENÉTICA

TRANSFORMACIÓN

DNA liberado por un μorg.

es tomado por otro

TRANSDUCCIÓN:

Transferencia de DNA donado

es mediado por virus

CONJUGACIÓN:

Transferencia por plásmidos

conjugativos

Implica contacto celula-celula

transformación

Transformación: Estrategias de captura de DNA

TRANSFORMACIÓN

DNA libre se incorpora a célula receptora cambio genético

Natural entre algunas bacterias y Archaea

DNA largo naturalmente

Lisa en cond. Suaves

Fragmentos de 10 Kbp (1,000 nucleótidos, 10 genes)

Capta recombinación homóloga fácil Necesita células competentes

Células naturalmente competentes:

Acinetobacter, Azotobacter, Bacillus, Streptococcus, Haemophilus, Neisseria, Thermus

IMPORTANTE LA FASE EN LA QUE SE ENCUENTRA LA BACTERIA

No fácilmente competentes

E. coli y otras Gram -

TRANSFORMACIÓN

1. DNA enlazado a superficie célula

receptora con Prot. Enlazadora

2. DNA entra como doble hebra Ó

Nucleasa degrada 1 hebra

3. Hebra sencilla DNA enlace a Prot.

competencia específica

(evita ataque nucleasas)

4. RecA

5. Recombinación homóloga

ANIMACIÓN

TRANSDUCCIÓN

Emplea fagos bacterianos

DNA se transfiere de célula a célula

por fagos

2 TIPOS

TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA

1. DNA huésped se integra a DNA viral

por completo

Cualquier gen del donador se

transfiere a receptor

2. Inicio ciclo lítico

DNA huésped VÍRIÓN TRANSDUCTIVO

3. INFECTA ↑virión normal

↓virión recombinante

4. RECOMBINACIÓN ANIMACIÓN

TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA

Baja frecuencia

Alta eficiencia transferencia

FAGO λ

Integra genoma fago a huésped

en sitio específico

Cerca de sitio hay enzimas que

usan galactosa (húesped)

DNA fago bajo control cromosoma

de la bacteria

INDUCCIÓN

DNA fago integración reversa

LIBERA

ANIMACIÓN

Conjugación

CONJUGACIÓN

Transferencia genética

Implica contacto celula-celula

Uso de plásmido conjugativo

Transfiere genes dentro del

plásmido Ó

genes de cromosoma

Célula donadora:

Contiene plásmido conjugativo

(plásmido F)

Célula receptora:

No posee plásmido conjugativo

Genes tra: Controlan proceso

conjugación

Pilis sexual F

Pilus F solo en células donadoras

30+ genes

necesarios

para transferencia

replicación

elementos

IS

Transposon primitivo

Organización Genética de F

Conjugación

CONJUGACIÓN

Pili: Hace contacto con receptor

Contracción pilus

Estabilización contacto

Transferencia de DNA

ANIMACIÓN

ANIMACIÓN 2

CONJUGACIÓN

Proteína FtsK Familia de DNA traslocasas

implicadas en la adquisicón

de genes externos durante

la conjugación.

Adquisición de genes

externos en formación de

esporas

Adquisición de genes

externos en división celular.

PLÁSMIDO Hfr

Presente en E. coli

Plásmido F con Alta frecuencia recombinación

Episoma: Capaz de integrarse a cromosoma

Transposon

Se integran genes cromosoma a

plásmido

Sitios IS

PLASMIDO Hfr

Conjugación: Inicia transferencia en sitio oriT

Se pasa también parte cromosoma

PLÁSMIDOS

Plásmido R: Resistencia a antibióticos

Codifican proteínas que degradan antibiótico

Codifican proteínas que evitan entrada

También pueden ser transposones

Plásmidos codifican toxinas:

Capacidad para adhesión / colonizar tejidos huésped

Generación toxinas

Plásmidos codifican bacteriocinas:

Proteínas que evitan desarrollo microorganismos

Menor espectro actividad que antibióticos

Actúan irrumpiendo membrana

Colisina: E. coli; Subtilisina: Bacillus subtilis

PLÁSMIDOS SINTÉTICOS / ARTIFICIALES

Contienen genes que controlan su propia replicación

A veces conjugativos Pueden tener tra

Estables en el hospedero

Genes reporteros

consecuencias

DETECCIÓN RECOMBINANTES

Uso de medios con antibiótico

Medios que generan colonias

Coloridas

Receptor: Resistente a antibiótico

Auxótrofo para compuesto

(factor crecimiento)

Donador: Sensible a antibiótico

Protótrofo para compuesto

(factor crecimiento)

Agar X-gal 5-(bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopiranosido)

Aportaciones importantes en transferencia horizontal

Plásmido artificial: De los primeros fue el pBR322

Primer plásmido sintético desarrollado en su PhD.

Segundo en desarrollar insulina recombinante (por días ganado por laboratorio Ely-Lilly)

Desarrollado por Dr. Francisco Gonzalo Bolívar Zapata

QUÍMICO EGRESADO DE LA FACULTAD DE QUÍMICA

Investigador emérito UNAM, UAM

Investigador emérito del Sistema Nacional de Investigadores

Premio Príncipe de Asturias

Miembro del Colegio Nacional

Asesor de Ciencia y Tecnología de la Presidencia en su periodo actual

Paco Bolívar

Es tan importante en la ciencia mexicana que aparece en libros de texto de educación básica editados por la SEP