GENETICA BACTERIANA

Gerardo Andrés Libreros Z. MScProfesor Departamento de Microbiología

Universidad del Valle

Genoma Bacteriano

• Toda la información genética presente en una célula y que está contenida en “Elementos Genéticos”

– Cromosoma

– Genes

– Plásmidos

– Elementos trasponibles:

– Secuencias de Inserción (IS)

– Trasposones (Tn)

Características del cromosoma bacteriano

• Un solo cromosoma circular de DNA de doble cadena

• 90% codifica por proteínas y RNAs estructurales

• 10%: secuencias repetitivas y secuencias involucradas en la regulación

• 500-10.000 kpb: Longitud del genoma excede el tamaño celular

El genoma bacteriano se encuentra compactado

Topoisomerasa IITopoisomerasa I

Proteínas similares a histonas

Modelo de replicación bacteriana

Expresión génica en bacterias

Elemento genético extracromosomal con capacidad de replicación autónoma

Plásmidos

• DNA de doble cadena

• Diferentes tamaños

• Diferentes funciones– Resistencia– Virulencia

• No esenciales para la viabilidad celular

• Herramienta en ingenieria genética

Características de los plásmidos

Elementos genéticos transponibles• Unidades genéticas con capacidad de mediar su propia

transferencia entre:

– Una localización a otra dentro del mismo cromosoma.

– Un cromosoma y un plásmido

• Características:

– Movimiento al azar

– Transposasa

– Transposición mediante recombinación específica

Elementos genéticos transponibles

Mecanismos de variabilidad genética en procariotes

Ahmed N. et al. Nature Rev. Microbiol. 2008. Vol 6. 387-394

Mutaciones Bacterianas

• Cambio heredable en la estructura de los genesbacterianos.

• Principal factor en la evolución bacteriana

• Ocurren en baja frecuencia (1 mutación/106 bact)

Clases de mutaciones• Basadas en el tipo de cambio en la secuencia de

nucleótidos del gen afectado

Tipo de mutación Significado

Reemplazo Sustitución de una base por otra

Microdeleciones/Microinsersiones

Remoción/adición de un sólo nucleótido

Inserción/Deleción Adición/remoción de muchas pares de bases en un mismo sitio

Inversiones Cambio en la dirección de un segmento de DNA

Duplicación Producción de un segmento redundante de ADN, adyacente al segmento original

Causas de las mutaciones bacterianas

• Espontaneas: errores en la replicación

• Inducidas: Agentes mutagénicos

– LUV

– Análogos de bases

– Agentes alquilantes, deaminantes

– Elementos genéticos transponibles

Consecuencias de las mutaciones

• Los cambios en la secuencia de nucleótidos afectan la síntesis de productos génicos.

• Pueden afectar genes vecinos por terminación de la transcripción.

• Evolución bacteriana

Mecanismos de Transferencia horizontal de genes

• Transformación.

• Conjugación

• Transducción

Transformación F. Griffith en 1928 - O.T. Avery en 1944.

Oswald Avery

Flujo de la información genética durante la transformación

DNA binding protein

Nuclease

Competence

Specific Protein

Bacterias de importancia médica con potencial transformable In vivo

Conjugación

Joshua Lederberg

Descrito por J. Lederberg y E. Tatum . 1946

Transferencia de DNApor conjugación

Relevancia biológicaResistencia a antimicrobianos

Factores de virulencia

Transducción

C. diphteriaeV. cholerae

• Reportado por N.D. Zinder y J. Lederberg en 1952.

Mecanismos de transferencia horizontal de genes entre bacterias

Requerimiento Contacto Relevancia biológica

Transformación Fragmento de DNA

libre en el donador Célula receptora

competente

noGenes parafactores devirulencia

Conjugación Plásmido conjugativo

en el donador Pili sexual en el

donador. Células vivas Intra e inter especies

si Genes de resistencia a drogas, toxinas, enzimas, etc.

Transducción Donador es lisado por

un fago El fago transporta DNA

del donador Célula receptora

competente.

noToxinas y genesde resistencia adrogas.