7.4B: Tipos de plásmidos y su significación biológica

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Los plásmidos se utilizan comúnmente para multiplicar (hacer muchas copias de) o expresar genes particulares.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Reconocer las características de, y por lo tanto las funciones, de los plásmidos

Claves para llevar

Puntos Clave

El gen a replicar se inserta en copias de un plásmido que contiene genes que hacen que las células sean resistentes a antibióticos particulares, y en un sitio de clonación múltiple (MCS, o polienlazador), permitiendo la fácil inserción de fragmentos de ADN.
Un uso importante de los plásmidos es hacer grandes cantidades de proteínas. Las bacterias pueden ser inducidas para producir grandes cantidades de proteínas a partir del gen insertado. Esta es una manera barata y fácil de producir en masa un gen o la proteína para la que luego codifica; por ejemplo, insulina o incluso antibióticos.
Es posible que plásmidos de diferentes tipos coexistan en una sola célula. Se han encontrado varios plásmidos diferentes en E. coli. Sin embargo, los plásmidos relacionados suelen ser incompatibles, en el sentido de que solo uno de ellos sobrevive en la línea celular, debido a la regulación de las funciones plasmídicas vitales.

Términos Clave

Plásmidos Col: Estos plásmidos contienen genes que codifican para bacteriocinas, proteínas que pueden matar a otras bacterias.
Plasmido F: Fertilidad Los plásmidos F contienen genes tra y son capaces de conjugación dando como resultado la expresión de sexo pilli.
Plásmidos de resistencia: Estos plásmidos contienen genes que proporcionan resistencia contra antibióticos o venenos.

Tipos de plásmidos

Los plásmidos utilizados en ingeniería genética se denominan vectores. Los plásmidos sirven como herramientas importantes en laboratorios de genética y biotecnología, donde se utilizan comúnmente para multiplicar (hacer muchas copias de) o expresar genes particulares. Muchos plásmidos están disponibles comercialmente para tales usos. El gen a replicar se inserta en copias de un plásmido que contiene genes que hacen que las células sean resistentes a antibióticos particulares. El gen también se inserta en un sitio de clonación múltiple (MCS, o polienlazador), que es una región corta que contiene varios sitios de restricción comúnmente utilizados que permiten la fácil inserción de fragmentos de ADN.

imagen — Figura: **Un mapa plasmídico de pUC19**: pUC19 es uno de una serie de vectores de clonación plasmídicos creados por Messing y colaboradores de la Universidad de California. La p en su nombre significa plásmido y UC representa la Universidad en la que fue creada. Es un ADN circular de doble cadena y tiene 2686 pares de bases. pUC19 es una de las moléculas vectoriales más utilizadas ya que los recombinantes, o las células en las que se ha introducido ADN extraño, se pueden distinguir fácilmente de los no recombinantes en función de las diferencias de color de las colonias en los medios de crecimiento. pUC18 es similar a pUC19, pero la región del sitio de clonación múltiple se invierte.

A continuación, los plásmidos se insertan en bacterias mediante un proceso llamado transformación. Luego, las bacterias se exponen a los antibióticos particulares. Solo sobreviven las bacterias que captan copias del plásmido, ya que el plásmido las hace resistentes. En particular, los genes protectores se expresan (se utilizan para elaborar una proteína) y la proteína expresada descompone los antibióticos. De esta manera, los antibióticos actúan como filtro, seleccionando únicamente las bacterias modificadas. Finalmente, estas bacterias pueden cultivarse en grandes cantidades, cosecharse y lisarse (a menudo usando el método de lisis alcalina) para aislar el plásmido de interés.

Otro uso importante de los plásmidos es hacer grandes cantidades de proteínas. En este caso, los investigadores cultivan bacterias que contienen un plásmido que alberga el gen de interés. Así como la bacteria produce proteínas para conferir su resistencia antibiótica, también puede ser inducida a producir grandes cantidades de proteínas a partir del gen insertado. Esta es una manera barata y fácil de producir en masa un gen o la proteína para la que luego codifica; por ejemplo, insulina o incluso antibióticos.

Una forma de agrupar plásmidos es por su capacidad de transferirse a otras bacterias. Los plásmidos conjugativos contienen genes tra, que realizan el complejo proceso de conjugación, la transferencia de plásmidos a otra bacteria. Los plásmidos no conjugativos son incapaces de iniciar la conjugación, por lo que solo pueden transferirse con la ayuda de plásmidos conjugativos. Una clase intermedia de plásmidos son movilizables y portan solo un subconjunto de los genes requeridos para la transferencia. Pueden parasitar un plásmido conjugativo, transfiriendo a alta frecuencia sólo en su presencia. Los plásmidos ahora se están utilizando para manipular el ADN, y posiblemente pueden ser una herramienta para curar muchas enfermedades.

Es posible que plásmidos de diferentes tipos coexistan en una sola célula. Se han encontrado varios plásmidos diferentes en E. coli. Sin embargo, los plásmidos relacionados suelen ser incompatibles, en el sentido de que solo uno de ellos sobrevive en la línea celular, debido a la regulación de las funciones plasmídicas vitales. Así, los plásmidos pueden asignarse en grupos de incompatibilidad.

Otra forma de clasificar los plásmidos es por función. Hay cinco clases principales:

Plásmidos F de fertilidad, que contienen genes tra. Son capaces de conjugación y dan como resultado la expresión del sexo pilli.
Plásmidos de resistencia, que contienen genes que proporcionan resistencia contra antibióticos o venenos. Históricamente fueron conocidos como factores R, antes de que se entendiera la naturaleza de los plásmidos.
Plásmidos Col, que contienen genes que codifican para bacteriocinas, proteínas que pueden matar a otras bacterias.
Plásmidos degradativos, que permiten la digestión de sustancias inusuales, como el tolueno y el ácido salicílico.
Plásmidos de virulencia, que convierten a la bacteria en un patógeno.

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