MICROBIOLOGIA - RICOMBINAZIONE BATTERICA E TRASPOSIZIONE, Sbobinature di Microbiologia

Scarica MICROBIOLOGIA - RICOMBINAZIONE BATTERICA E TRASPOSIZIONE e più Sbobinature in PDF di Microbiologia solo su Docsity! GENOMA BATTERICO Il materiale genetico nella cellula batterica è un unico cromosoma di DNA circolare a doppio filamento presente in un’unica copia disperso nel citoplasma. REPLICAZIONE La sua replicazione avviene con meccanismo semiconservativo e garantisce alta precisione e scarsa probabilità di commettere errori: 1. apertura della doppia elica mediante elicasi e formazione delle forche di replicazione 2. formazione del primer mediante primasi e sintesi di DNA per mezzo delle DNA polimerasi 3. alcune proteine intervengono a stimolare la replicazione e stabilizzare e proteggere il filamento da degradazione 4. la topoisomerasi elimina i superavvolgimenti facilitando la progressiva apertura delle forche 5. le ligasi chiudono il filamento PLASMIDI Oltre al principale cromosoma abbiamo molecole informazionali in quantità variabile sempre costituite da DNA a struttura circolare, i plasmidi. Essi sono elementi genomici extracellulari estranei che contengono informazioni non indispensabili alla sopravvivenza, ma che, in determinate condizioni, danno vantaggio evolutivo e sono trasmissibili da una cellula all’altra. Sono peculiari per ogni specie batterica. I plasmidi possiedono un’origine di replicazione Ori e si duplicano in contemporanea al cromosoma principale. Essi contengono sempre una serie di geni che codificano i materiali necessari e sufficienti alla loro duplicazione e ripartizione nelle cellule figlie. La loro esistenza però è indipendente dal cromosoma principale e non è necessario si ricombini con esso. RICOMBINAZIONE MICROBICA Processo unidirezionale dove un donatore scambia sequenze omologhe a un ricevente. Può avvenire tramite trasformazione, trasduzione e coniugazione. • TRASFORMAZIONE Consiste nell’incorporazione di DNA esogeno. Avviene se le cellule sono competenti e quindi hanno il Fattore di competenza: - la cellula libera questa proteina che si combina con appositi recettori sulla membrana della cellula che l’ha prodotta o su quelle adiacenti - questo legame produce la proteina autolisina che digerisce la parete scoprendo le proteine DNA-Bending - le DNA-Bending si legano a un filamento del DNA esogeno mentre le nucleasi digeriscono quello complementare - il singolo filamento entra nella cellula e si incorpora nel DNA nelle zone di omologia - si formerà una progenie di cui solo una parte contiene DNA trasformato Venne scoperto grazie all’esperimento di Griffith nel 1950 con lo Streptococcus pneumoniae capsulato. • TRASDUZIONE I batteriofagi sono virus che infettano le cellule batteriche iniettando in esse il loro genoma e sfruttando i meccanismi di replicazione per replicarsi e infettare altre cellule. Questo avviene seguendo un ciclo litico o lisogeno. Possono però accadere degli errori: i batteriofagi nel momento dell’assemblamento incorporano un frammento di DNA batterico invece che un DNA virale. Può essere: - generalizzata: le nucleasi tagliano frammenti del DNA batterico e non fagico e lo inseriscono nel capside - specializzata: nel momento dell’infezione il genoma virale si integra in quello ospite e nel momento di riattivarsi, a causa di stimoli meccanici e enzimatici, e di fare escissione, porta via geni batterici • CONIUGAZIONE I batteri entrano a contatto diretto tra loro tramite una o più piccole escrescenze dette pili sessuali attraverso cui passa un ponte citoplasmatico detto tubo di coniugazione. 
 Attraverso questo tubo passa un unico filamento di DNA del donatore (in modo che questo non perda la sequenza) e fa si che si ricombini nelle zone omologhe del DNA del ricevente. Dal momento che normalmente i cromosomi batterici sono circolari, è necessario che si apra e diventi lineare. Il contatto tra le due cellule è breve e permette il passaggio solo di alcune porzioni. Le cellule donatrici devono necessariamente avere il plasmide F per fare coniugazione. ELEMENTI TRASPONIBILI Gli elementi trasponibili sono sequenze di DNA che possono spostarsi da un lato all’altro del genoma batterico, con la possibilità di conferire nuove funzioni. Non è necessaria una omologia di sequenze. La traslocazione è lo spostamento di materiale genetico all’interno della stessa cellula. Il trasferimento è lo spostamento del materiale genetico tra una cellula e un’altra. 
 La trasposizione può indurre a mutazioni letali o non letali. TIPI DI TRASPOSIZIONE Ci sono 3 meccanismi: • Replicativa: il DNA col trasposone si fonde col DNA del ricevente in modo da duplicare la sequenza contentente l’elemento trasponibile (Tn3); la trasposasi taglia alle estremità dell’elemento e del DNA bersaglio, queste si legano tra loro formando il cointegrato il quale replica le parti a filamento singolo e poi si scinde • Non replicativa: l’enzima trasposasi taglia l’elemento trasponibile e lo trasporta da un’altra parte senza duplicazione (Tn5 e Tn10) • Conservativa: rientra nelle trasposizioni non replicative, ma il meccanismo che adotta fa sì che il legame tra i nucleotidi dei due filamenti rimanga intatto durante l’intero processo (quindi senza che avvenga l’apertura della doppia elica di DNA TIPOLOGIE DI ELEMENTI TRASPONIBILI • SEQUENZE DI INSERZIONE (IS): sono di piccole dimensioni (800-2000bp), hanno un’integrazione sito-specifica e hanno alle estremità delle sequenze invertite e ripetute; all’interno presentano un core codificante solo per trasposizione; la loro trasposizione ha sempre effetto mutageno • TRASPOSONI: hanno grandi dimensioni (>2000bp) e hanno alle estremità delle sequenze IS; il loro core contiene uno o più geni; possono essere trasferiti da una cellula all’altra • ELEMENTI INVERTIBILI: sono capaci di invertire l’elemento di 180° rispetto all’asse centrale; questi si è verificato per esempio nella Salmonella e nell’E.coli permettendo loro il movimento con la sintesi di flagelli e fibrie • ISOLE GENOMICHE: integrate mediante i fagi; danno patogenicità al batterio (es. E. coli Etek) MUTAZIONI INDOTTE DA TRASPOSONI Le mutazioni indotte interfengono sulla resistenza di determinati antibiotici β-lattamici: penicilline, cefalosporine, carbapenemi. Il batterio che produce ESBL è in grado di produrre β-lattamasi che tagliano l’anello β-lattamico idrolizzando eximino-cefalosporine di seconda e terza generazione. AMPC: Il gene ampC della Klebsiella pneumoniae codifica per una β-lattamasi. Solitamente questo batterio era poco resistente agli antibiotici perché il gene era scarsamente trascritto (aveva un promotore debole) in quanto il ceppo wt non voleva sprecare energia per la codifica di proteine non utile per il batterio. Quando però si è incominciato a sottoporre al batterio questi antibiotici, esso ha acquisito sequenze IS che gli hanno permesso di essere trasposto in zone con maggiore trascrizione, dando al batterio un livello di resistenza clinicamente significatico.