Proxima clase traer capitulos 7 y 8 del Brock 12va edici ón.

1. Lunes 5 de septiembre 9.30 am: clase teórica en Aula de Mecánica OESTE (justo debajo del Laboratorio de Biología Molecular) en la FCA. Proxima clase traer capitulos 7 y 8 del Brock 12va edición.

2. Intercambio de material genético entre procariotas • Bibliografía: • Cap 10 Brock - Genética bacteriana. • Artículos científicos: McInerney 2008 • website: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_1.html “Chance favors the prepared mind” -- Louis Pasteur

3. Intercambio de material genético entre procariotas (Transferencia Horizontal de Genes) Consiste en 2 instancias: 1- Introducción de DNA foráneo en una célula receptora

4. Introducción de DNA foráneo Procesos naturales: • Transformación • Transducción • Conjugación

5. Intercambio de material genético entre procariotas Consiste de 2 instancias: 1- Introducción de DNA foráneo en una célula receptora 2- Recombinación del DNA foráneo con el nativo Recombinación homóloga Video

6. Introducción de DNA foráneo Procesos naturales: • Transformación • Transducción • Conjugación

7. Transformación genética • Transformación fue descubierta en 1944 por Griffith. • Junto con el descubrimiento que el DNA era el material hereditario Streptococcus pneumoniae

8. Transformación genética • Proceso por el cual DNA libre se incorpora en una célula receptora. • En bacterias y algunas Archaea. • No todas las cepas de una misma especie son transformables y no en todo momento. • Célula competente: célula que es capaz de ser transformada. Contiene proteínas: • prot de membrana de union al DNA, • prot de union a ssDNA • nucleasas • recA media la recombinación homóloga. • DNA bicatenario 10-15kbp, seq especifica? • Ingresa como DNA monocatenario. • Proteína impide la degradación. • Al acercarse al cromosoma bacteriano: prot RecA. • Se integra por recombinación.

9. Transformación genética • En el laboratorio de Biología Molecular: • proceso rutinario. • ciertas cél se convierten en competentes bajo tratamiento con iones, temperatura o electroporación y pueden recibir plásmidos. Movie 1

10. Introducción de DNA foráneo Procesos naturales: • Transformación • Transducción generalizada y especializada • Conjugación

11. Empaquetamiento accidental de DNA bacteriano, antes que sea degradado. Transducción • DNA es transferido de una célula a otra mediante un virus (bacteriofago). Transducción generalizada: DNA (cualquier fragmento) del donante forma parte del DNA de la partícula madura del virus, en lugar del genoma viral. • Bacteria/Archaea es infectada por fago. • Ciclo lítico. • Partícula transductora defectiva. • Nueva infección e inyección de DNA bacteriano. • Eventual recombinación con DNA bacteriano del hospedador. Movie 2

12. Transducción • DNA es transferido de una célula a otra mediante un virus. Transducción especializada: DNA (de región específica) del donante se incorpora al genoma viral, reemplazando genes virales. Virus es defectivo. Baja frecuencia. • Bacteria es infectada por fago atemperado. • Ciclo lisogénico (integración en sitio específico). • Inducción: Ciclo lítico. Escición incorrecta del virus. • DNA del fago acarrea accidentalmente DNA bacteriano al escindirse y pierde algunos de sus genes (no todos). • Partícula transductora defectiva. • Nueva infección e inyección de DNA bacteriano. • Ciclo lisogénico. • Imposibilidad de cumplir ciclo lítico. Video

13. Transducción • DNA es transferido de una célula a otra mediante un virus. • Ocurre en varias especies de: • Bacteria (Desulfovibrio, Escherichia, Pseudomonas, Rhodococcus, Rhodobacter, Salmonella) • Archaea (Methanothermobacter)

14. Introducción de DNA foráneo Procesos naturales: • Transformación • Transducción • Conjugación

15. Conjugación • Transferencia de un plásmido conjugativo mediante el contacto célula a célula. • Plásmidos: • molécula de ADN bicatenario, gral. Circular. • tamaño: 1kbp-1 Mbp. • se replican independientemente. • no llevan genes vitales para la bacteria. • llevan genes para su propia replicación (iniciación). • puede haber cientos en una célula (E.coli con 300 plásmidos naturales). • Se replican de diferentes formas: ej. “círculo rodante”. • episoma: plásmido con capacidad de integrarse al cromosoma. • curación: eliminación del plásmido. • algunos confieren habilidad de “conjugación”.

16. Rolling circle amplification - Replicación por círculo rodante Movie 6

17. Fenotipos conferidos por plásmidos • Plásmidos de resistencia o R • Plásmidos con funciones fisiológicas • Plásmidos con genes de virulencia • Plásmidos conjugativos • Resistencia a antibióticos y otros inhibidores del crecimiento Gran diversidad de funciones particulares: • Degradación de herbicidas, octanos, etc • Producción de pigmentos • Utilización de lactosa, sacarosa • Fijación de nitrógeno y nodulación • Colonizar sitios específicos del huésped, ej intestino delgado • Formación de sustancias dañinas (toxinas, enzimas)

18. Plásmido conjugativo o F (fértil): • DNA circular de 100.000 bp. • puede funcionar como episoma. • posee genes (región tra) que intervienen en la transferencia, replicación del plásmido y en la formación de parejas conjugativas y pelo sexual. • La conjugación puede ocurrir entre un amplio rango de bacterias Gram -. • Algunos plásmidos también pueden transferirse de bacterias a especies filogenéticamente muy distintas: plantas, hongos, bacterias Gram +. • Se conoce la conjugación en arqueas.

19. Conjugación • Bacteria donante F+ (con plásmido sexual o fértil o F) forma pelo sexual. • Contacta receptor en la bacteria receptora F-. • Apareamiento específico. • Fusión de membranas. • Replicación del plásmido durante la transferencia: una cadena. • Síntesis de cadena complementaria en célula receptora. • Célula receptora es ahora donante F+. • No es posibile la conjugación F+ a F+

20. El proceso de conjugación dura aproximadamente 5 minutos! Movie 3

21. A veces el plásmido se integra al cromosoma bacteriano y la célula se llama: célula Hfr (high frequency of recombination) • Al transferirse por conjugación puede transferir genes cromosómicos. • Alta recombinación entre donante y receptor.

22. Conjugación en células Hfr • Transferencia horizontal de genes: Es posible que el plásmido también acarreé DNA del cromosoma bacteriano y sea así transferido. movie

23. Transferencia horizontal de genes (THG) entre procariotas • Los procesos naturales de transformación, conjugación y transducción pueden contribuir a la transferencia horizontal de genes. • Gran implicancia en la evolución de procariotas. • Se desdibujan los linajes y se oscurecen las relaciones evolutivas. • No existe un árbol dicotómico de procariotas?

24. Preguntas Un acoplamiento de una bacteria Hfr con una F-, produce dos células Hfr? Cómo puede diferenciarse un plásmido grande de un cromosoma pequeño? La célula bacteriana donadora en una transformación probablemente muere. Explique esta afirmación.

25. Preguntas: Qué le llamó más la atención del artículo? Análisis de tres cepas de E. coli indicaron que había ocurrido una alta tasa de HGT. Qué evidencias apoyan esta afirmación? Cuál fue la bacteria cuyo genoma fue secuenciado por primera vez? Cree que existe o no un árbol de la vida? Por qué? Cómo ocurre la transferencia horizontal de genes en bacterias y archaea? Debemos continuar utilizando el término “Procariota”?

26. Pregunta de repaso Los taxónomos feneticistas son los que nombraron al grupo Monera, que hoy reconocemos como polifilético. Qué tipo de caracteres “confundió” a los taxónomos? • Opciones: • homologías: apomorfías o plesiomorfías • homoplasias: paralelismo, convergencia evolutiva o reversión. De ejemplos. Nucleo ausente Sin organelas Sin mitosis ni meiosis, solo fision binaria

27. Cronograma 2011 14.30 en CICUNC

29. Reconocimiento de THG: • Comparación de la composición nucleotídica del gen y genoma. • Similitud con BLAST. • Analisis filogenéticos, asumiendo que existe un árbol.