FENOMENI DI RICOMBINAZIONE GENETICA

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Categoria:	Microbiologia
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FENOMENI di RICOMBINAZIONE GENICA
Incorporazione stabile di nuovi geni nella cellula ricevente.
Abbiamo tre meccanismi:
➢ TRASFORMAZIONE
➢ TRASDUZIONE
➢ CONIUGAZIONE

TRASFORMAZIONE
Una cellula batterica viene danneggiata e avviene la sua lisiU libera all’esterno il proprio Dna, se nelle vicinanze è presente un’altra cellula batterica (cellula NATURALMENTE COMPETENTE) il Dna liberato riesce a penetrare nella nuova cellula che può così esprimere nuovi geni.

Batterio naturalmente competenteB capace di acquisire frammenti di Dna ed essere trasformato (Streptococcus pneumoniae, B. Cercus, Pseudomonias spp).

Trasformazioni artificialiT per batteri che si rifiutano di acquisire Dna (E. coli), possono essere costretti artificialmente a ridurre le proprie barriere e far entrare il nuovo Dna.

CONIUGAZIONE
I batteri devono presentare dei plasmidi (Dna extracromosomiale circolare bicatenario), che non contengono geni essenziali, però in condizioni adatte possono esprimersi fenotipicamente. Codificano geni per l’accoppiamento e per la capacità di scambio di materiale genetico (sex pili)t plasmidi coniugativi, inoltre, possono codificare i fattori per la virulenza e la resistenza ai metalli pesanti e agli antibiotici.

Due cellule batteriche si devono toccare, poi si passa al trasferimento di materiale genetico, dal DONATORE al RICEVENTE. Il materiale genetico trasferito è, di solito, un plasmide o una parte trascritta del cromosoma genico. Di solito, passa un’unica elica, l’altra viene creata dal batterio ricevente.

Plasmidi coniugativi capaci di codificare la capacità di essere un batterio donatore fattore F (fertilità). Nei batteri Gram- codifica il sex pilus e alcune proteine necessarie al trasferimento del Dna.

BATTERI F+ e F-
F può essere libero nel citoplasma o integrato nel cromosoma (F trova sedi d’inserzione).
Donatori F+D f libero nel citoplasma, si trasmette facilmente al ricevente, spesso insieme con altri geni per l’antibiotico resistenza.

DONATORI HFR
Il fattore F è integrato nel cromosoma.
Tramite il sex pilus il ricevente acquisisce geni dal donatore, durante la replicazione del cromosoma. Spesso F non viene trasmesso al ricevente, perché la coniugazione dura meno del
tempo necessario al passaggio di tutto il cromosoma e F è l’ultima porzione di Dna ad essere trasferito. Nel ricevente compaiono caratteri del donatore.
PLASMINDI CONIUGATIVI
Gram-G E.coli, Pseudomonas
Gram+G Staphylococus, streptococcus (no sex pilus)
BatteriB cellule vegetali Batteri funghi
➢ Non sempre il Dna ricevuto è in grado di replicare
➢ Si può ricombinare nel genoma del ricevente

ASPETTI VETERINARI
➢ Antibiotico-resistenzaA dovuto al maggior uso d’antibiotici in terapia, provoca una forte selezione di plastidi a resistenza multipla.
➢ Plasmidi (fattori R)P portano geni di resistenza multipla, inoltre molti sono di tipo CONIUGATIVOl resistenza di tipo INFETTIVO o EPIDEMICO.
Può trasmettere al ricevente un potente patrimonio di resistenza.

La maggior parte dei ceppi antibiotico-resistenti che compaiono spontaneamente o artificialmente in laboratorio derivano da mutazioni a carico del Dna cromosomialeo modificazioni plasmidiche a carico dei trasporti cellulari.

TRASPOSIZIONE
Un gene si sposta da un punto all’altro del genoma, è un evento raro nel campo batterico, è legato alla presenza di particolari elementi genetici.
Sequenze d’inserzioneS sono lunghe circa 1000 nucleotidi, possono essere presenti in punti specifici del Dna cromosomiale o plastidico. Portano solo l’informazione genetica necessaria per il loro movimento.

Numerose IS (sequenze d’inserzione) sono convenzionalmente contrassegnate da numeri e sigle dei batteri.
Se prendiamo diversi cloni di una stessa specie, hanno punti d’inserzione diversi==> possono essere distinti.
In alcuni casi il plasmide può portarsi nel Dna cromosomiale, perché ci sono IS uguali==> riesce ad inserirsi.

PASSAGGIO di MATERIALE GENETICOP TRASPOSONI
Hanno dimensioni maggiori rispetto alle IS, portano geni di antibiotico resistenza e molti sono costituiti da uno o più geni compresi fra IS uguali.

Riesce a muoversi come una singola unità dal cromosoma al plasmider aumentano le capacità di trasmettere una maggiore antibiotico-resistenza.

BATTERIOFAGI
Virus dei batteri (nanometri).
Non sono cellule, non hanno capacità autonome di catabolismo, sono costituiti da acido nucleico e proteine. Questi virus hanno la capacità di riconoscere determinati recettori presenti sulle superfici dell’ospite. Hanno due modi per replicarsi:

CICLOLITICOC il virus entra in contatto con il batterio e l’acido nucleico del virus va a modificare le attività metaboliche, in modo da produrre proteine per se stesso. Entrerà poi nel suo ciclo riproduttivoi ASSEMBLAGGIO. La cellula del batterio si rompe e il ciclo si ripete.

CICLOLISOGENO o LISOGENICOC Il virus inocula il suo Dna, questo circolarizza e viene integrato dai geni del cromosoma batterico. Non si ha attività replicativa del virus; la cellula batterica si moltiplica e il ciclo lisogeno può essere mantenuto per generazioni, ma se il microrganismo subisce un evento squilibrante si ha la replicazione del virus che si stacca
dal cromosoma e costringe il batterio a produrre proteine per se stesso d ciclo litico.

Quest’attività è tipica dei fagi temperati, che predominano in natura grazie alla tollerabilità dei batteri.
Le cellule batteriche hanno degli enzimi di restrizione che sono un sistema di difesa dall’entrata di Dna dei virus: recidono le sequenze che riconoscono del virus (E.colic Eco R-I).

I batteri lisogeni che tollerano l’infezione fagica possono trarre vantaggio da questo stato in un ambiente in continuo cambiamento.

TRASDUZIONE

Ricombinazione genetica mediata dal betteriofago, n’esistono di due tipi: GENERALIZZATA e RISTRETTA.

GENERALIZZATA
Avviene sia con fagi litici che lisogenici, ogni gene può essere trasferito, ma la frequenza è molto bassa ( cellule infettate da salmonella).
È un errore che avviene in fase di assemblaggioÈ il Dna fagico modifica l’attività della cellula a proprio vantaggio, il Dna batterico viene frammezzato, ma non si degrada completamente. La fase di assemblaggio è terminale, quando il fago si torna a formare e torna a costituire il suo Dna, inserisce anche alcuni frammenti del Dna dell’ospite==> quando andrà ad infettare una nuova cellula questa riceverà parte del Dna batterico morto.

RISTRETTA o SPECIALIZZATA
Tipica dei fagi temperati. Il Dna del virus s’integra con quello del batterio==> quando si replica manterrà il Dna virale.
A seguito di sollecitazioni il Dna virale comincia a duplicarsiA l’acido nucleico si stacca dal cromosoma e si tira dietro un gene batterico. A seguito di una nuova infezione la nuova cellula riceverà parte del Dna del vecchio batterio.
La frequenza è molto elevata, anche se i geni sono pochi.