7.11C: Transducción Bacteriana
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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Diferenciar entre transducción generalizada y especializada
Principales conclusiones
Puntos Clave
- La transducción no requiere contacto físico entre la célula que dona el ADN y la célula que recibe el ADN (lo que ocurre en conjugación), y es resistente a ADNasa.
- La transducción ocurre a través del ciclo lítico o del ciclo lisogénico.
- La transducción es especialmente importante porque explica un mecanismo por el cual los antibióticos se vuelven ineficaces debido a la transferencia de genes de resistencia a antibióticos entre bacterias.
Términos Clave
- Ciclo lítico: El proceso normal de reproducción viral que implica penetración de la membrana celular, síntesis de ácidos nucleicos y lisis de la célula hospedadora.
- Ciclo lisogénico: Una forma de reproducción viral que implica la fusión del ácido nucleico de un bacteriófago con el de un huésped, seguido de la proliferación del profago resultante.
- transducción: La transducción es el proceso mediante el cual el ADN es transferido de una bacteria a otra por un virus.
Transducción
La transducción es el proceso por el cual el ADN es transferido de una bacteria a otra por un virus. También se refiere al proceso mediante el cual el ADN extraño se introduce en otra célula a través de un vector viral. La transducción no requiere contacto físico entre la célula que dona el ADN y la célula que recibe el ADN (lo que ocurre en la conjugación), y es resistente a la ADNasa (la transformación es susceptible a la ADNasa). La transducción es una herramienta común utilizada por los biólogos moleculares para introducir de manera estable un gen extraño en el genoma de una célula hospedadora.
Transducción: La transducción es el proceso por el cual el ADN es transferido de una bacteria a otra por un virus. También se refiere al proceso mediante el cual el ADN extraño se introduce en otra célula a través de un vector viral.
Cuando los bacteriófagos (virus que infectan bacterias) infectan una célula bacteriana, su modo normal de reproducción es aprovechar la maquinaria replicacional, transcripcional y de traducción de la célula bacteriana huésped para producir numerosos viriones, o partículas virales completas, incluyendo el ADN o ARN viral y la proteína abrigo.
La transducción es especialmente importante porque explica un mecanismo por el cual los antibióticos se vuelven ineficaces debido a la transferencia de genes de resistencia a antibióticos entre bacterias. Además, las esperanzas de crear métodos médicos de modificación genética de enfermedades como la Distrofia Muscular de Duchenne/Becker se basan en estas metodologías.
El ciclo lítico y el ciclo lisogénico
La transducción ocurre a través del ciclo lítico o del ciclo lisogénico. Si se adopta el ciclo lisogénico, el cromosoma del fago se integra (por enlaces covalentes) en el cromosoma bacteriano, donde puede permanecer latente durante miles de generaciones. Si se induce el lisógeno (por ejemplo mediante luz UV), el genoma del fago se escinde del cromosoma bacteriano e inicia el ciclo lítico, que culmina en la lisis de la célula y la liberación de partículas de fago. El ciclo lítico conduce a la producción de nuevas partículas de fago que son liberadas por lisis del huésped.
La transducción es un método para transferir material genético. El empaquetamiento del ADN bacteriófago tiene baja fidelidad y pequeñas piezas de ADN bacteriano, junto con el genoma del bacteriófago, pueden empaquetarse en el genoma del bacteriófago. Al mismo tiempo, algunos genes de fagos se dejan atrás en el cromosoma bacteriano.
Generalmente hay tres tipos de eventos de recombinación que pueden conducir a esta incorporación de ADN bacteriano en el ADN viral, conduciendo a dos modos de recombinación.
La transducción generalizada es el proceso por el cual cualquier gen bacteriano puede transferirse a otra bacteria a través de un bacteriófago, y normalmente lleva solo ADN bacteriano y no ADN viral. En esencia, este es el empaquetamiento del ADN bacteriano en una envoltura viral. Esto puede ocurrir de dos formas principales, recombinación y empaquetamiento headful.
Si los bacteriófagos emprenden el ciclo lítico de infección al entrar en una bacteria, el virus tomará el control de la maquinaria de la célula para su uso en la replicación de su propio ADN viral. Si por casualidad se inserta ADN cromosómico bacteriano en la cápside viral que generalmente se usa para encapsular el ADN viral, el error conducirá a una transducción generalizada.
Si el virus se replica usando “empaquetamiento headful”, intenta llenar la nucleocápsida con material genético. Si el genoma viral da como resultado capacidad sobrante, los mecanismos de empaquetamiento viral pueden incorporar material genético bacteriano en el nuevo virión.
La nueva cápsula del virus, ahora cargada con parte de ADN bacteriano, continúa infectando a otra célula bacteriana. Este material bacteriano puede recombinarse en otra bacteria tras la infección.
Destinaciones de ADN Insertado en la Célula Receptora
Cuando el nuevo ADN se inserta en esta célula receptora puede caer a uno de tres destino: el ADN será absorbido por la célula y se reciclará para piezas de repuesto; si el ADN era originalmente un plásmido, recirculará dentro de la nueva célula y volverá a convertirse en plásmido; si el nuevo ADN coincide con una región homóloga de el cromosoma de la célula receptora, intercambiará material de ADN similar a las acciones en conjugación. Este tipo de recombinación es aleatoria y la cantidad recombinada depende del tamaño del virus que se esté utilizando.
La transducción especializada es el proceso por el cual un conjunto restringido de genes bacterianos se transfieren a otra bacteria. Los genes que se transfieren (genes donantes) dependen de dónde se encuentre el genoma del fago en el cromosoma. La transducción especializada ocurre cuando el profago extirpa imprecisamente del cromosoma de manera que los genes bacterianos adyacentes al profago se incluyen en el ADN extirpado. El ADN escindido se empaqueta luego en una nueva partícula de virus, que luego puede entregar el ADN a una nueva bacteria, donde los genes donantes pueden insertarse en el cromosoma receptor o permanecer en el citoplasma, dependiendo de la naturaleza del bacteriófago.
Cuando el material del fago parcialmente encapsulado infecta otra célula y se convierte en un “profago” (se une covalentemente al cromosoma de la célula infectada), el ADN del profago parcialmente codificado se denomina “heterogenota”. Ejemplo de transducción especializada son los fagos λ en Escherichia coli, que fue descubierto por Esther Lederberg.