9.5: Transformación
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Existen métodos bien establecidos utilizados en ingeniería genética para mejorar la capacidad de las bacterias para captar plasmómidos de su entorno 264. Sin embargo, nos centraremos en los procesos naturales asociados con la transferencia horizontal de moléculas de ADN del ambiente a una célula, o de célula a célula. El primero de estos procesos se conoce como transformación. Es un proceso activo que involucra una serie de componentes, codificados por genes que pueden estar encendidos o apagados dependiendo de las condiciones ambientales. Considera un tipo de bacteria que pueda importar ADN de su entorno. Sin embargo, si la densidad de bacterias es baja, entonces habrá poco ADN para importar, y puede que no valga la pena el esfuerzo de expresar los genes y sintetizar las proteínas involucradas en la maquinaria de transformación. De hecho, las bacterias pueden percibir la densidad de organismos en su entorno utilizando un proceso llamado detección de quórum, que consideraremos con más detalle más adelante. Las bacterias utilizan sistemas de detección de quórum para sintetizar el sistema de captación de ADN cuando las condiciones lo justifican, aparentemente activando un factor de transcripción específico (ver arriba). Cuando está presente en un ambiente abarrotado, el sistema de detección de quórum activa la expresión del sistema de actualización de ADN y genera células competentes para la transformación.
Aquí describimos el proceso en un tipo de bacteria pero se utilizan mecanismos funcionalmente similares en otras especies bacterianas y Archaea. El ADN bicatenario se une a la superficie de la célula bacteriana a través de una variedad de receptores de ADN. En algunos casos estos receptores se unen a secuencias específicas de ADN, en otros se unen genéricamente al ADN (es decir, cualquier secuencia de ADN). Como se muestra, las bacterias Gram negativas tienen dos membranas lipídicas, una externa y una interna (plasma), con un espacio periplásmico en el medio. En una reacción acoplada a ATP-hidrólisis, el ADN unido a la superficie exterior de la bacteria se mueve, a través de un poro de proteína a través de la membrana externa y hacia el espacio periplásmico, donde se pasa a la proteína del canal de ADN, Aquí una hebra es degradada por una nucleasa mientras que la otra se mueve por el canal en el citoplasma de la célula en una dirección 5' a 3'. Una vez dentro de la célula, el ADN se asocia con proteínas específicas de unión al ADN monocatenario y, mediante un proceso conocido como recombinación, se inserta en el genoma huésped 265. Si bien los detalles moleculares de este proceso y procesos funcionalmente similares se abordan mejor en otra parte, lo que es clave es que la transformación permite a una célula decidir si tomar o no ADN extraño y agregar esas secuencias de ADN a su genoma.