Recombinación. El éxito de la transferencia horizontal de gene se basa en la habilidad de una bacteria de integrar el DNA del donador a su genoma.
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- Juan Carlos Muñoz Montero
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1 Recombinación El éxito de la transferencia horizontal de gene se basa en la habilidad de una bacteria de integrar el DNA del donador a su genoma.
2 Recombinantes no estables Población de recombinantes estables Destino del DNA donador durante la Transferencia Horizontal de Genes Célula recombinante Integración Reproducción Conjugación Transformación Transducción Diploide parcial Célula receptora Replicación de DNA donador. (plásmido) No replicación del DNA donador Restricción del DNA donador La célula receptora se reproduce, el DNA donador no Reproducción
3 RECOMBINACIÓN GENÉTICA HOMÓLOGA 1. Muesca, escisión DNA Generada por endonucleasa 2. Helicasa: DNA debe separarse de la otra hebra 3. SSB: Enlace a proteína unión a hebra sencilla INVASIÓN HEBRA 4. Enlace a RecA Facilita alineamiento con secuencia Complementaria de DNA adyacente (con el que se va a recombinar) 5. Intercambio de DNA homólogo 6. REGIONES HETERODÚPLEX
4 Vía recbcd de recombinación homóloga Parte I: Ruptura e intercambio
5 Micrografía electrónica de una forma chi (qui) QUIASMA
6 Via recbcd de Recombinación homóloga Parte II: Migración de hebra y resolución Fig f-h
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9 RECOMBINACIÓN GENÉTICA HETERÓLOGA En procariotes ocurre por fragmentos de DNA homólogo Célula dona un cromosoma (cromosoma donador ) a célula receptora 3 TIPOS Transformación Tranducción Conjugación DESPUÉS DEBE EXISTIR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA (INCORPORACIÓN) FENOTIPO DIFERENTE Capacidad de desarrollo en medio particular Resistencia a antimicrobianos Requerimientos nutricionales específicos Alto número de no recombinantes Bajo número de recombinantes
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11 Transferencia horizontal
12 RECOMBINACIÓN GENÉTICA TRANSFORMACIÓN DNA liberado por un μorg. es tomado por otro TRANSDUCCIÓN: Transferencia de DNA donado es mediado por virus CONJUGACIÓN: Transferencia por plásmidos conjugativos Implica contacto celula-celula
13 transformación
14 Transformación: Estrategias de captura de DNA
15 TRANSFORMACIÓN DNA libre se incorpora a célula receptora Natural entre algunas bacterias y Archaea DNA largo naturalmente cambio genético Lisa en cond. Suaves Fragmentos de 10 Kbp (1,000 nucleótidos, 10 genes) Capta recombinación homóloga fácil Necesita células competentes Células naturalmente competentes: Acinetobacter, Azotobacter, Bacillus, Streptococcus, Haemophilus, Neisseria, Thermus IMPORTANTE LA FASE EN LA QUE SE ENCUENTRA LA BACTERIA No fácilmente competentes E. coli y otras Gram -
16 TRANSFORMACIÓN 1. DNA enlazado a superficie célula receptora con Prot. Enlazadora 2. DNA entra como doble hebra Ó Nucleasa degrada 1 hebra 3. Hebra sencilla DNA enlace a Prot. competencia específica (evita ataque nucleasas) 4. RecA 5. Recombinación homóloga ANIMACIÓN
17 TRANSDUCCIÓN Emplea fagos bacterianos DNA se transfiere de célula a célula por fagos 2 TIPOS TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA 1. DNA huésped se integra a DNA viral por completo Cualquier gen del donador se transfiere a receptor 2. Inicio ciclo lítico DNA huésped VÍRIÓN TRANSDUCTIVO 3. INFECTA virión normal virión recombinante 4. RECOMBINACIÓN ANIMACIÓN
18
19 TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA Baja frecuencia Alta eficiencia transferencia FAGO λ Integra genoma fago a huésped en sitio específico Cerca de sitio hay enzimas que usan galactosa (húesped) DNA fago bajo control cromosoma de la bacteria INDUCCIÓN DNA fago integración reversa LIBERA ANIMACIÓN
20 Conjugación
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22 CONJUGACIÓN Transferencia genética Implica contacto celula-celula Uso de plásmido conjugativo Transfiere genes dentro del plásmido Ó genes de cromosoma Célula donadora: Contiene plásmido conjugativo (plásmido F) Célula receptora: No posee plásmido conjugativo Genes tra: Controlan proceso conjugación Pilis sexual F Pilus F solo en células donadoras
23 Organización Genética de F 30+ genes necesarios para transferencia Transposon primitivo elementos IS replicación
24 Conjugación
25 CONJUGACIÓN Pili: Hace contacto con receptor Contracción pilus Estabilización contacto Transferencia de DNA ANIMACIÓN ANIMACIÓN 2
26 CONJUGACIÓN Proteína FtsK Familia de DNA traslocasas implicadas en la adquisicón de genes externos durante la conjugación. Adquisición de genes externos en formación de esporas Adquisición de genes externos en división celular.
27 PLÁSMIDO Hfr Presente en E. coli Plásmido F con Alta frecuencia recombinación Episoma: Capaz de integrarse a cromosoma Transposon Se integran genes cromosoma a plásmido Sitios IS PLASMIDO Hfr Conjugación: Inicia transferencia en sitio orit Se pasa también parte cromosoma
28 PLÁSMIDOS Plásmido R: Resistencia a antibióticos Codifican proteínas que degradan antibiótico Codifican proteínas que evitan entrada También pueden ser transposones Plásmidos codifican toxinas: Capacidad para adhesión / colonizar tejidos huésped Generación toxinas Plásmidos codifican bacteriocinas: Proteínas que evitan desarrollo microorganismos Menor espectro actividad que antibióticos Actúan irrumpiendo membrana Colisina: E. coli; Subtilisina: Bacillus subtilis
29 PLÁSMIDOS SINTÉTICOS / ARTIFICIALES Contienen genes que controlan su propia replicación A veces conjugativos Pueden tener tra Estables en el hospedero Genes reporteros
30 consecuencias
31 DETECCIÓN RECOMBINANTES Uso de medios con antibiótico Medios que generan colonias Coloridas Receptor: Resistente a antibiótico Auxótrofo para compuesto (factor crecimiento) Donador: Sensible a antibiótico Protótrofo para compuesto (factor crecimiento)
32 Agar X-gal 5-(bromo-4-chloro-3- indolyl-β-d-galactopiranosido)
33 Aportaciones importantes en transferencia horizontal Plásmido artificial: De los primeros fue el pbr322 Primer plásmido sintético desarrollado en su PhD. Segundo en desarrollar insulina recombinante (por días ganado por laboratorio Ely-Lilly) Desarrollado por Dr. Francisco Gonzalo Bolívar Zapata QUÍMICO EGRESADO DE LA FACULTAD DE QUÍMICA Investigador emérito UNAM, UAM Investigador emérito del Sistema Nacional de Investigadores Premio Príncipe de Asturias Miembro del Colegio Nacional Asesor de Ciencia y Tecnología de la Presidencia en su periodo actual
34 Paco Bolívar Es tan importante en la ciencia mexicana que aparece en libros de texto de educación básica editados por la SEP
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