Genética bacteriana.

La recombinación genética es el proceso mediante el cual elementos genéticos contenidos en genomas de diferentes individuos se combinan, lo que permite que el individuo lleve a cabo alguna nueva función y que puede dar como resultado una adaptación a los cambios en el medio ambiente. Este es un evento evolutivo importante y las células tienen mecanismos específicos que aseguran que dicha recombinación se efectúe. A diferencia de los eucariotas donde la recombinación genética ocurre en asociación a la reproducción sexual, en los procariotas comprende una serie de mecanismos independientes del evento de reproducción celular. Estos mecanismos son llamados transformación, transducción y conjugación. La transformación es el proceso por el cual ciertas bacterias llamadas competentes son capaces de incorporar ADN exógeno o extraño, proveniente de otras bacterias, que se encuentra libre en el medio. La virulencia del Streptococcus pneumoniae guarda relación con la presencia de cápsula polisacarídica a su alrededor. Las bacterias con cápsula tienen un aspecto liso (S) cuando se cultivan en placas de agar y son capaces de matar a los ratones que son inyectados experimentalmente con una suspensión bacteriana. Las colonias con bordes rugosos (R) de S. pneumoniae, carecen de cápsula y no son letales al infectar ratones. Frederick Griffith en 1928 observó por primera vez la transformación cuando mezcló bacterias S muertas con bacterias R vivas y encontró que al inyectar la mezcla en ratones resultaba letal. De esto concluyó que las R habían sido sustituídas o "transformadas" en bacterias S, ahora capaces de fabricar el polisacárido capsular virulento. La capacidad de captar el ADN exógeno, conservarlo en forma estable e interaccionar con él se denomina competencia. La competencia depende de la presencia de un sistema de captación de ADN específico asociado a membrana (Fig. 6). Ejemplos de bacterias con competencia natural son Haemóphilus influenzae, Neisseria sp., Streptococcus pneumoniae y ciertas especies de Bacillus. Si bien la mayoría de las bacterias no presentan capacidad natural para captar ADN, es posible inducir en el laboratorio la competencia, generando por distintos medios distorsiones en la membrana celular, por ejemplo mediante pulsos eléctricos (electroporación) o mediante cambios osmóticos y térmicos. Estos procedimientos son muy utilizados para introducir experimentalmente ADN extraño, por ejemplo un plásmido, en una bacteria y así “transformarla” para que adquiera un fenotipo de interés. Las bacterias también pueden ser transformadas con ADN viral, en cuyo caso el proceso se llama transfección. La transducción es la transferencia de ADN de una bacteria a otra por intermedio de un bacteriófago. Existen dos formas de transducción la especializada y la generalizada. La primera ocurre cuando un fago temperado porta genes bacterianos adquiridos durante un ciclo infeccioso anterior, y al infectar una nueva bacteria e integrar su genoma al cromosoma bacteriano, incorporará a éste la información genética correspondiente a la bacteria infectada previamente. La transducción generalizada es llevada a cabo por partículas virales defectuosas, que se originan como cápsides vacías durante la replicación viral y que luego incorporan ADN de una bacteria, así al infectar una nueva bacteria podrá introducir en ella dicho material genético. La conjugación se basa en el intercambio unidireccional de información genética desde una bacteria donante a otra receptora mediante un contacto real (Fig. 8). La conjugación se produce en la mayoría de las eucariotas, entre miembros de la misma especie, pero se ha demostrado también entre procariotas y células vegetales, animales y hongos. Los plásmidos son los elementos genéticos que con mayor frecuencia se transmiten de esta forma. La capacidad de conjugación depende de la presencia en la bacteria de plásmidos conjugativos que contienen los genes necesarios para tal proceso. Un ejemplo muy conocido de plásmido conjugativo lo constituye el plásmido F de E. coli que codifica diversas proteínas necesarias para la conjugación, incluyendo el pili sexual. Esta es una estructura especializada esencial para el contacto entra la bacteria donadora y la receptora. En general, los plásmidos conjugadores solamente causan la transferencia de su propio material genético pero en ocasiones el plásmido puede integrarse al cromosoma bacteriano y por tanto al momento de conjugar, se transferirá no solo a sí mismo sino también a los genes cromosómicos que se encuentran tras él. Teóricamente todo el cromosoma podría ser transferido, lo que requeriría más de 2 hs, pero la unión entre las bacterias por medio del pili persiste menos tiempo. Las cepas bacterianas con el plásmido F tienen una gran capacidad de recombinación por lo que se denominan cepas hfr (high frecuency of recombination). Debemos recordar que este es un mecanismo muy efectivo para la transferencia de genes de resistencia antibióticos.

Fuente: Betancor, L. (S.F). GENETICA BACTERIANA. Recuperado de: http://higiene.edu.uy/cefa/Libro2002/Cap%2012.pdf