conjugação e transdução
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Conjugação e Transdução em Conjugação e Transdução em bactériasbactérias
Prof. Dra. Adriana DantasProf. Dra. Adriana Dantas
UERGS - Bento GonçalvesUERGS - Bento Gonçalves
REPRODUÇÃO
• Reprodução As sexuada
Divisão celular / Fis são Binária
- Amitos e
- Duplicação do DNA
- S eparação da célula mãe em duas céls -filhas
S epto de divisão
REPRODUÇÃO
• Reprodução S exuada
Conjugação
Transdução
Trans formação
Trans ferência de plasmídios por pontes citoplasmáticas
Absorção de fragmentos de DNA de bactérias lis adas no meio
Introdução de fragmentos de DNA entre bactérias
Bacteriófagos
CLAS S IFICAÇÃO
• Corante de GramChris tian Gram - 1884
Metodologia
Corante Violeta iodo (fixação) metanol (descoloração) S afranina
Negativas
Pos itivas
Gram Pos itivas
Parede Celular + espessa
Fixam o 1 coranteº
Azul ou Violeta
Gram Negativas
Parede Celular - espessa
Descoloradas Fixam o 2 corante°
Vermelho
Contraste
CLAS S IFICAÇÃO
• Bactérias Gram-pos itivasVárias espécies de:
E s treptococos ; E s tafilococos ; Enterococos
• Bactérias Gram-negativas
Vibrião colérico; C los tridium; salmonelas
GENÉTICA BACTERIANA
• Genoma relativamente pequeno
Comparado ao Genoma Eucarioto
• Contato direto com o citoplasma
Procariotos – Aus ncia de cariotecaê
• Composto por diferentes modalidades de DNA
- Cromossomo
- Plasmdeoí
- Transposon
- Bacteri fagoó
CROMOS S OMO
• Fita dupla / Circular
• Genes para o metabolismo e ciclo vital
• Constitudo por partes codificantesíAus ncia de ê Introns e Regi es Interg nicasõ ê
• Constituem RepliconsUnidades moleculares capazes de replica o autnomaçã ô
• Tamanho varia de acordo com o grupo
< Mycoplasma genitalium (580 Kb)
> Myxococcus xanthus (9200 Kb)
• Difuso na regi o nucle ideã ó
Parasita x Vida livre
PLAS MÍDEO
• Molcula de DNA circularé
• Tamanho vari velá1.000 x / 10.000 x cromossomo bacteriano
• Maioria das bactrias transporta 1 ou + tipos é
• Genes “acess rios” óN o essenciais sobrevivncia das bactriasã à ê éSele o Naturalçã Resistncia antibi ticos, produ o de toxinas, ...ê à ó çã
Adaptabilidade em condi es especiaisçõ
• Adquiridos pela Conjuga oçãReprodu o sexuadaçã
Transferncia por pontes citoplasm ticasê á
TRANS POS ON
• Fragmentos de DNA linear de tamanho vari veláMnimo 5 Kbí
• Elementos m veisóCapazes de inserirem no cromossomo bacteriano
• Transposi oçãAp s a inser o deixam c pias no stio e se desligam da molculaó çã ó í é
• IS – Seq ncias de inser oüê çãRespons vel pelo processo de transposi oá çã
Seq ncias especificas de DNA ( 1000 pb )üê ~
Codifica Transposase
• Codifica protenas acess riasí óEnterotoxinas, enzimas degradativas
BACTERIÓFAGO
• DNA de origem viral
• Inser o do DNA viral no cromossomo bacterianoçã
• Vrios bacteri fagos transportam genes que codificam fatores de virulncia á ó ê
Corynebacterium d iphtheriae – toxina diftricaé
Clostrid ium botulinum – toxina botulnicaí
Escherichia coli – citotoxina
• Convers o de bactrias n o patog nicas em patog nicasã é ã ê êAp s infec o por bacteri fagosó çã ó
Variabilidade Variabilidade
Embora as mutações sejam responsáveis Embora as mutações sejam responsáveis pela expressão de várias novas pela expressão de várias novas características por uma célula, muitos dos características por uma célula, muitos dos fenótipos expressos pelos microrganismos fenótipos expressos pelos microrganismos procarióticos são decorrentes da aquisição procarióticos são decorrentes da aquisição de novos fragmentos de DNA, por meio de de novos fragmentos de DNA, por meio de processos de transferência horizontal de processos de transferência horizontal de genes. genes.
Processos de TransferênciasProcessos de Transferências
TransformaçãoTransformação ConjugaçãoConjugação TransduçãoTransdução. .
ConversãoConversão lisogênicalisogênica
TransformaçãoTransformação É definida como um processo de incorporação É definida como um processo de incorporação
de DNA na forma livre, geralmente decorrente de DNA na forma livre, geralmente decorrente da lise celular. da lise celular.
A partir de seu descobrimento, foi demonstrado A partir de seu descobrimento, foi demonstrado formalmente que o DNA era a molécula formalmente que o DNA era a molécula envolvida na hereditariedade (F. Griffith, 1928).envolvida na hereditariedade (F. Griffith, 1928).
Várias bactérias Gram positivas e negativas são Várias bactérias Gram positivas e negativas são naturalmente transformáveis, entretanto, dentro naturalmente transformáveis, entretanto, dentro de um gênero, nem todas as espécies o são. de um gênero, nem todas as espécies o são.
Reprodução BacterianaReprodução BacterianaTransformaçãoTransformação
Reprodução sexuadaReprodução sexuada A transferência de material genético ocorre A transferência de material genético ocorre
quando uma célula receptora capta DNA quando uma célula receptora capta DNA solúvel liberado no meio por células solúvel liberado no meio por células doadoras.doadoras.
Transformação naturalTransformação natural Processo de incorporação de DNA exógeno na forma livre,
geralmente decorrente da lise celular ou extraídos de células doadoras.
Para que ocorra transformação a célula deve ser competente, isto é, deve apresentar sítios de superfície para a ligação do DNA da célula doadora e apresentar a membrana em uma condição que permita a passagem deste DNA.
Envolve a participação de diferentes proteínas (proteína de ligação ao DNA, presente na membrana, autolisinas, nucleases), sendo um processo variável entre os microrganismos (nem todos apresentam competência).
Exemplos de bactérias naturalmente competentes: Bacillus, Streptococcus, Neisseria
Célula transformada (recombinante)
Processo de TransformaçaoProcesso de Transformaçao Na natureza, o processo ocorre quando uma célula sofre Na natureza, o processo ocorre quando uma célula sofre
lise, liberando seu DNA. lise, liberando seu DNA.
Este, por ser de grande tamanho tende a sofrer quebras, Este, por ser de grande tamanho tende a sofrer quebras, originando centenas fragmentos de aproximadamente 15 originando centenas fragmentos de aproximadamente 15 kb (o equivalente a cerca de 15 genes, em kb (o equivalente a cerca de 15 genes, em Bacillus Bacillus subtilissubtilis). ).
Como uma célula absorve poucos fragmentos, apenas Como uma célula absorve poucos fragmentos, apenas uma pequena proporção de genes podem ser transferidos.uma pequena proporção de genes podem ser transferidos.
Inicialmente, para que o processo ocorra, é necessário que Inicialmente, para que o processo ocorra, é necessário que a cél. encontre-se a cél. encontre-se competentecompetente, isto é, deve apresentar , isto é, deve apresentar sítios de superfície para a ligação do DNA da célula sítios de superfície para a ligação do DNA da célula doadora e apresentar a membrana em uma condição que doadora e apresentar a membrana em uma condição que permita a passagem deste DNA. permita a passagem deste DNA.
O estabelecimento da competência é um fenômeno O estabelecimento da competência é um fenômeno controlado, envolvendo a participação de diferentes controlado, envolvendo a participação de diferentes proteínas (proteína de ligação ao DNA, presente na proteínas (proteína de ligação ao DNA, presente na membrana, autolisinas, nucleases), sendo um processo membrana, autolisinas, nucleases), sendo um processo variável entre os microrganismos.variável entre os microrganismos.
Competência celularCompetência celular Aparentemente, o número de sítios disponíveis para a Aparentemente, o número de sítios disponíveis para a
ligação do DNA é limitado. Esta captação parece estar ligação do DNA é limitado. Esta captação parece estar relacionada a uma pequena sequência, de 10 a 12 pares relacionada a uma pequena sequência, de 10 a 12 pares de bases, presente no DNA exógeno. de bases, presente no DNA exógeno.
Em Em HaemophilusHaemophilus, foi demostrada a presença de uma , foi demostrada a presença de uma proteína que reconhece e liga-se a uma sequência 5’ - proteína que reconhece e liga-se a uma sequência 5’ - AAGTGGGTCA - 3’, muito comum no genoma deste AAGTGGGTCA - 3’, muito comum no genoma deste microrganismo, garantindo que somente ocorrerá a microrganismo, garantindo que somente ocorrerá a captação de DNA de espécies muito similares.captação de DNA de espécies muito similares.
A competência é um processo que depende de várias A competência é um processo que depende de várias condições distintas nos diferentes microrganismos. Sabe-condições distintas nos diferentes microrganismos. Sabe-se que a fase de crescimento e as condições ambientais se que a fase de crescimento e as condições ambientais desempenham um papel de extrema importância no desempenham um papel de extrema importância no processo. Além destes, a temperatura e a concentração de processo. Além destes, a temperatura e a concentração de cátions também influenciam a eficiência do processo.cátions também influenciam a eficiência do processo.
Captaçao do DNACaptaçao do DNA
A A captação do DNAcaptação do DNA também é diferente entre também é diferente entre Gram positivos (G+) e Gram negativos (G-): Gram positivos (G+) e Gram negativos (G-):
Nas Nas G+G+ o DNA é captado como dupla hélice e o DNA é captado como dupla hélice e absorvido como fita simples, sendo uma das fitas absorvido como fita simples, sendo uma das fitas degradadas. degradadas.
Nas Nas G-G-, o DNA é absorvido como fita dupla, , o DNA é absorvido como fita dupla, embora apenas uma das fitas participe do embora apenas uma das fitas participe do processo de recombinação. Independente do tipo processo de recombinação. Independente do tipo celular, a ligação do DNA à célula é mais eficiente celular, a ligação do DNA à célula é mais eficiente quando está como fita dupla.quando está como fita dupla.
Ligação do DNALigação do DNA As células competentes ligam o DNA com muito As células competentes ligam o DNA com muito
mais eficiência que células não competentes (1000 mais eficiência que células não competentes (1000 vezes mais). vezes mais).
Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pneumoniae é capaz de ligar apenas é capaz de ligar apenas cerca de 10 moléculas de DNA de dupla fita, de 15 cerca de 10 moléculas de DNA de dupla fita, de 15 a 20 kb. a 20 kb.
Quando são absorvidas, como DNA de fita simples, Quando são absorvidas, como DNA de fita simples, estas passam para cerca de 8 kb.estas passam para cerca de 8 kb.
Em Em Haemophilus influenzaeHaemophilus influenzae, é necessário que o , é necessário que o DNA tenha uma sequência específica de 11 pb, DNA tenha uma sequência específica de 11 pb, para que haja a ligação irreversível e o DNA seja para que haja a ligação irreversível e o DNA seja captado.captado.
Integração do DNAIntegração do DNA::
O DNA liga-se a proteínas na superfície celular, sendo em O DNA liga-se a proteínas na superfície celular, sendo em seguida absorvido ou tendo uma de suas fitas degradadas seguida absorvido ou tendo uma de suas fitas degradadas por nucleases antes da absorção. por nucleases antes da absorção.
À medida que o DNA é absorvido no interior da célula, este À medida que o DNA é absorvido no interior da célula, este se associa a proteínas de ligação ao DNA de fita simples, se associa a proteínas de ligação ao DNA de fita simples, protegendo-o de degradação. protegendo-o de degradação.
A proteína RecA também participa deste processo, A proteína RecA também participa deste processo, associando-se à fita e promovendo a recombinação. associando-se à fita e promovendo a recombinação.
Há então a degradação do que resta da fita simples e Há então a degradação do que resta da fita simples e formação de um DNA híbrido, que na replicação originará formação de um DNA híbrido, que na replicação originará uma molécula parental e outra recombinante. uma molécula parental e outra recombinante.
Transformação em Streptococcus, um organismo Gram positivo.
O autoindutor (1) ao encontrar o receptor (2) interage com este, promovendo a ativação de vários genes (3, 4 e 5) dentre eles as autolisinas, nucleases e proteína de ligação ao DNA.
Uma das fitas do DNA passa a ser captada pela célula, enquanto a outra é degradada (6).
Ao penetrar na célula a fita simples é protegida por proteínas. Caso este DNa encontre uma região complementar, a proteína RecA auxiliará sua recombinação com o DNA endógeno (7).
ConjugaçãoConjugação
Processo de transferência de DNA de uma bactéria para Processo de transferência de DNA de uma bactéria para outra, envolvendo o contato entre as duas células (Tatum outra, envolvendo o contato entre as duas células (Tatum & Lederberg, 1946). & Lederberg, 1946).
A conjugação está associada à presença de plasmídeos de A conjugação está associada à presença de plasmídeos de natureza F. natureza F.
Estes plasmídeos contêm genes que permitem a Estes plasmídeos contêm genes que permitem a transferência do DNA plasmidial de uma célula para outra transferência do DNA plasmidial de uma célula para outra ou, em outras palavras, a capacidade conjugativa.ou, em outras palavras, a capacidade conjugativa.
Quando a célula porta um plasmídeo de natureza F é Quando a célula porta um plasmídeo de natureza F é denominada F+, doadora, ou macho, enquanto células denominada F+, doadora, ou macho, enquanto células desprovidas de tais plasmídeos são denominadas F-, desprovidas de tais plasmídeos são denominadas F-, receptoras, ou fêmeas. receptoras, ou fêmeas.
Reprodução BacterianaReprodução BacterianaConjugaçãoConjugação
Reprodução sexuadaReprodução sexuada É um processo de transferência de material genético, É um processo de transferência de material genético,
promovido por plasmídios conjugativos.promovido por plasmídios conjugativos.
ConjugaçãoConjugação Transferência de genes através do contato entre
células bacterianas. O DNA é transferido diretamente de uma bactéria para outra.
2 tipos de células envolvidas na conjugação: Doadora: possui plasmidio F (fertilidade)
denominada célula F+ Receptora: não possui plasmídio F, denominada
célula F-
Células Hfr (high frequency of recombination) são células onde o plasmídio F torna-se integrado ao cromossoma. Possuem maior capacidade conjugativa ou de transferência.
Transferência do plasmídio F de uma célula doadora (F+) para célula receptora (F-)
O cruzamento entre célula Hfr x F- resulta na transferência de fragmentos de DNA cromossomal de uma célula para outra. Raramente ocorre transferência completa dos genes do plasmídio F então a célula receptora continua F- porém incorpora genes da célula doadora em seu genoma (recombinação)
A capacidade conjugativa está associada à presença de A capacidade conjugativa está associada à presença de determinados genes localizados em um operon determinados genes localizados em um operon denominado denominado tratra. .
Estes genes conferem uma série de características Estes genes conferem uma série de características envolvidas na conjugação tais como a síntese do pilus F, envolvidas na conjugação tais como a síntese do pilus F, responsável pelo reconhecimento e contato entre as responsável pelo reconhecimento e contato entre as células, assim como a transferência do DNA plasmidial. células, assim como a transferência do DNA plasmidial.
Eventualmente, os plasmídeos podem ser integrados no Eventualmente, os plasmídeos podem ser integrados no cromossomo, sendo este processo mediado por pequenas cromossomo, sendo este processo mediado por pequenas seqüências de DNA denominadas IS (insertion seqüências de DNA denominadas IS (insertion sequences). sequences).
As células apresentados tais plasmídeos integrados são As células apresentados tais plasmídeos integrados são denominadas Hfr (do inglês denominadas Hfr (do inglês High Frequency of High Frequency of RecombinationRecombination). Quando integrados, esses plasmídeos ). Quando integrados, esses plasmídeos podem mobilizar a transferência de genes cromossomais podem mobilizar a transferência de genes cromossomais também. também.
Conjugaçao em gram negativasConjugaçao em gram negativas Dois tipos: Dois tipos:
– entre células F+ e F-, resultando em duas células F+ entre células F+ e F-, resultando em duas células F+ – entre células Hfr e F-, resultando em uma célula Hfr e outra F-. entre células Hfr e F-, resultando em uma célula Hfr e outra F-.
Nos dois processos, acredita-se que o mecanismo provável de Nos dois processos, acredita-se que o mecanismo provável de transferência do DNA seja pelo círculo rolante, onde apenas uma das transferência do DNA seja pelo círculo rolante, onde apenas uma das fitas é transferida, sendo a fita complementar sintetizada pela célula fitas é transferida, sendo a fita complementar sintetizada pela célula receptora. receptora.
O estímulo para o disparo do processo seja o contato das células. O estímulo para o disparo do processo seja o contato das células. Assim, a conjugação envolve a passagem de DNA de uma célula F+ Assim, a conjugação envolve a passagem de DNA de uma célula F+ para outra F-, que torna-se então F+ também.para outra F-, que torna-se então F+ também.
Nestes casos, passam grandes blocos de DNA da célula Hfr para a Nestes casos, passam grandes blocos de DNA da célula Hfr para a receptora, promovendo extensas recombinações. receptora, promovendo extensas recombinações.
Transdução bacterianaTransdução bacteriana
Transferência de informação genética Transferência de informação genética mediada por um bacteriófagomediada por um bacteriófago
Transferência mediada por vírus, podendo Transferência mediada por vírus, podendo ser generalizada (qualquer fragmento de ser generalizada (qualquer fragmento de DNA) ou especializada (determinados DNA) ou especializada (determinados genes, passados por fagos temperados).genes, passados por fagos temperados).
Reprodução BacterianaReprodução BacterianaTransduçãoTransdução
Reprodução sexuadaReprodução sexuada É a transferência dos genes cromossômicos ou de É a transferência dos genes cromossômicos ou de
moléculas de plasmídios de uma bactéria para moléculas de plasmídios de uma bactéria para outra, por meio de um bacterófago.outra, por meio de um bacterófago.
BacteriófagoBacteriófago Um Um fagofago (também chamado (também chamado bacteriófagobacteriófago) é um pequeno ) é um pequeno
vírusvírus que infecta apenas que infecta apenas bactériasbactérias. .
Da mesma forma que vírus que infectam Da mesma forma que vírus que infectam eucarionteseucariontes, os , os fagos consistem numa proteína exterior protetora e no fagos consistem numa proteína exterior protetora e no material genético (dupla hélice em 95% dos fagos material genético (dupla hélice em 95% dos fagos conhecidos) dentro da cápsula de 5-650 Kbp (1 Kpb = conhecidos) dentro da cápsula de 5-650 Kbp (1 Kpb = 1.000 pares de bases). 1.000 pares de bases).
Os fagos foram descobertos independentemente por Os fagos foram descobertos independentemente por Frederick Frederick TwortTwort em 1915 e por em 1915 e por Félix Félix D’HerelleD’Herelle em 1917. em 1917.
FagosFagos Fagos infectam especificamente bactérias. Fagos infectam especificamente bactérias.
Alguns fagos são virulentos, significando que uma vez que Alguns fagos são virulentos, significando que uma vez que a célula tenha sido invadida, eles imediatamente iniciam a célula tenha sido invadida, eles imediatamente iniciam seu processo de reprodução, e em pouco tempo "lisam" seu processo de reprodução, e em pouco tempo "lisam" (destroem) a célula, lançando novos fagos. (destroem) a célula, lançando novos fagos.
Alguns fagos (bem conhecidos como Alguns fagos (bem conhecidos como fagos temperadosfagos temperados) ) podem ao contrário entrar em um estado relativamente podem ao contrário entrar em um estado relativamente inofensivo, e então integrar seu material genético no DNA inofensivo, e então integrar seu material genético no DNA cromossomal da bactéria hospedeira (muito semelhantes cromossomal da bactéria hospedeira (muito semelhantes aos aos retrovírus endógenosretrovírus endógenos em animais) ou estabelecendo- em animais) ou estabelecendo-se a si mesmos como se a si mesmos como plasmídeosplasmídeos. .
Estes fagos endógenos, referidos como Estes fagos endógenos, referidos como profagosprofagos, são , são então copiados a cada divisão celular junto com o DNA da então copiados a cada divisão celular junto com o DNA da bactéria hospedeira. bactéria hospedeira.
Eles não matam a célula, porém monitoram (via algumas Eles não matam a célula, porém monitoram (via algumas proteínasproteínas que eles codificam para isto) o estado de seu que eles codificam para isto) o estado de seu hospedeiro. hospedeiro.
Quando a célula do hospedeiro mostra sinais de Quando a célula do hospedeiro mostra sinais de stressstress (significando que ela esteja próxima de sua morte), os (significando que ela esteja próxima de sua morte), os fagos endógenos tornam-se ativos novamente e iniciam fagos endógenos tornam-se ativos novamente e iniciam seu ciclo reprodutivo, resultando na seu ciclo reprodutivo, resultando na liselise de célula de célula hospedeira. hospedeira.
Um exemplo é o Um exemplo é o fago lambdafago lambda da da E. E. colicoli. Algumas vezes, . Algumas vezes, mesmo profagos podem prover benefícios para as células mesmo profagos podem prover benefícios para as células hospedeiras enquando dormentes, pela adição de novas hospedeiras enquando dormentes, pela adição de novas funções ao funções ao genomagenoma da bactéria, um fenômeno chamado da bactéria, um fenômeno chamado conversão lisogênicaconversão lisogênica..
Importância na biologia molecularImportância na biologia molecular
Utilizados como Utilizados como vetores de clonagemvetores de clonagem para inserir para inserir DNADNA bas bactérias. bas bactérias.
Eles estão sendo também avaliados por Eles estão sendo também avaliados por pesquisadores médicos como uma alternativa aos pesquisadores médicos como uma alternativa aos antibióticosantibióticos para tratar infecções por bactérias para tratar infecções por bactérias (porque matar bactérias é o que os fagos fazem (porque matar bactérias é o que os fagos fazem de melhor)de melhor)..
Phage display é um teste para investivar Phage display é um teste para investivar interações de interações de proteínasproteínas pela integração de pela integração de múltiplos genes de um múltiplos genes de um banco de genesbanco de genes em fagos. em fagos.
Transdução generalizadaTransdução generalizada Descoberta em Descoberta em Salmonella typhimuriumSalmonella typhimurium com o fago P22, embora este com o fago P22, embora este
processo também ocorra em outras bactérias, tais como processo também ocorra em outras bactérias, tais como E. coliE. coli. .
Este tipo de processo requer a ocorrência de um ciclo lítico, onde Este tipo de processo requer a ocorrência de um ciclo lítico, onde eventualmente pode haver o empacotamento de fragmentos de DNA eventualmente pode haver o empacotamento de fragmentos de DNA da célula hospedeira, gerando partículas denominadas da célula hospedeira, gerando partículas denominadas partículas partículas transdutorastransdutoras, que correspondem ao capsídeo viral contendo em seu , que correspondem ao capsídeo viral contendo em seu interior DNA bacteriano.interior DNA bacteriano.
Embora não possam ser descritas como vírus, as partículas Embora não possam ser descritas como vírus, as partículas transdutoras exibem a capacidade de adsorção à superfície de outras transdutoras exibem a capacidade de adsorção à superfície de outras células bacterianas. células bacterianas.
A frequência com que um determinado gene é transferido é baixa uma A frequência com que um determinado gene é transferido é baixa uma vez que cada partícula transdutora leva apenas um determinado vez que cada partícula transdutora leva apenas um determinado fragmento de DNA (1 em 10fragmento de DNA (1 em 1066 ou 10 ou 1088 cél. recebem um determinado cél. recebem um determinado gene). gene).
Transdução generalizada:Transdução generalizada: durante um ciclo lítico, pode haver a incorporação de DNA durante um ciclo lítico, pode haver a incorporação de DNA bacteriano no capsídeo viral. Este DNA poderá ser transferido para outra bactéria, pois os bacteriano no capsídeo viral. Este DNA poderá ser transferido para outra bactéria, pois os processos de adsorção e injeção de DNA dependem da estrutura do vírus, independente processos de adsorção e injeção de DNA dependem da estrutura do vírus, independente do tipo de DNA contido em seu interior .do tipo de DNA contido em seu interior .
Transdução especializada:Transdução especializada: Evento raro, embora bastante eficiente. Evento raro, embora bastante eficiente.
O exemplo melhor conhecido e primeiramente descoberto O exemplo melhor conhecido e primeiramente descoberto foi a transferência de um genes que codificam produtos foi a transferência de um genes que codificam produtos envolvidos na degradação de galactose pelo fago l de envolvidos na degradação de galactose pelo fago l de E. E. colicoli..
A etapa inicial no processo corresponde à infecção e A etapa inicial no processo corresponde à infecção e lisogenização do fago, que ocorre em sítios específicos do lisogenização do fago, que ocorre em sítios específicos do genoma. genoma.
Neste caso, a integração do fago ocorre adjacente ao Neste caso, a integração do fago ocorre adjacente ao conjunto de genes envolvidos na utilização de galactose. conjunto de genes envolvidos na utilização de galactose.
Transdução especializadaTransdução especializada Pela ação de algum indutor (ex: UV) há a separação do Pela ação de algum indutor (ex: UV) há a separação do
fago do genoma (integração reversa), que normalmente fago do genoma (integração reversa), que normalmente ocorre perfeitamente. ocorre perfeitamente.
Entretanto, em alguns casos, essa separação é defeituosa, Entretanto, em alguns casos, essa separação é defeituosa, promovendo a remoção de genes bacterianos e deixando promovendo a remoção de genes bacterianos e deixando parte do genoma viral na célula.parte do genoma viral na célula.
Essas partículas podem ser de dois tipos:Essas partículas podem ser de dois tipos:– aquelas que carregam genes aquelas que carregam genes galgal – outras que carregam genes outras que carregam genes biobio..
Aquelas partículas levando genes gal são denominadas Aquelas partículas levando genes gal são denominadas lldgaldgal (defectivas, contendo o gene (defectivas, contendo o gene galgal), porque são ), porque são incapazes de formar partículas virais maduras (porque incapazes de formar partículas virais maduras (porque deixam no hospedeiro o gene que codifica a proteína deixam no hospedeiro o gene que codifica a proteína integrase). integrase).
Quando estas partículas infectam novas células, Quando estas partículas infectam novas células, juntamente com fagos normais (helper), pode haver a juntamente com fagos normais (helper), pode haver a transferência de genes transferência de genes galgal, a partir da infecção e , a partir da infecção e lisogenização dos dois fagos. lisogenização dos dois fagos.
Transdução especializada:Transdução especializada: este processo é dependente da ocorrência de um ciclo este processo é dependente da ocorrência de um ciclo lisogênico. O fago integra seu DNA ao DNA bacteriano e após um determinado período de lisogênico. O fago integra seu DNA ao DNA bacteriano e após um determinado período de tempo e de acordo com certos estímulos, este fago pode iniciar um ciclo lítico. Caso a excisão tempo e de acordo com certos estímulos, este fago pode iniciar um ciclo lítico. Caso a excisão do DNA viral ocorra de maneira defeituosa, poderá haver a transferência de um pequeno do DNA viral ocorra de maneira defeituosa, poderá haver a transferência de um pequeno fragmento de DNA bacteriano (porque parte do DNA viral ficará incorporado ao genoma fragmento de DNA bacteriano (porque parte do DNA viral ficará incorporado ao genoma bacteriano). Este vírus "defeituoso" poderá transferir o DNA bacteriano para outras células. bacteriano). Este vírus "defeituoso" poderá transferir o DNA bacteriano para outras células.
Conversão lisogênica:Conversão lisogênica:
Transferência de genes de Transferência de genes de fagosfagos para bactérias. para bactérias. A própria lisogenização torna a bactéria imune a A própria lisogenização torna a bactéria imune a outras infecções por este fago, mas além disso, outras infecções por este fago, mas além disso, outros fenótipos podem ser adquiridos. outros fenótipos podem ser adquiridos.
O exemplo mais clássico consiste na conversão de O exemplo mais clássico consiste na conversão de células atoxigênicas de células atoxigênicas de Corynebacterium Corynebacterium diphtheriaediphtheriae em toxigênicas, pelo fago ß. Assim, a em toxigênicas, pelo fago ß. Assim, a bactéria recebe um gene que codifica uma toxina, bactéria recebe um gene que codifica uma toxina, sendo este gene de origem viral. sendo este gene de origem viral.
Biologia do BacteriofagoBiologia do Bacteriofago
Um dos vetores mais utilizados nos processos de clonagem molecular é o denominado bacteriófago λ , o qual comporta-se como um vírus da E.coli.
O fago λ é um parasita obrigatório da E.coli, o qual necessariamente deve injetar o seu DNA na bactéria hospedeira para a sua multiplicação.
Infecção da E .coli o genoma do fago pode seguir duas vias:
a) Estado lítico, o DNA do fago permanece na bactéria como uma molécula independente, havendo a ativação de alguns genes do fago e a concomitante inativação de outros, dentro de um programa estritamente definido.
Como resultado o cromossomo do fago é replicado ativamente, ocorre a síntese das proteínas da capa e da cauda, formam-se novas partículas virais.
Em aproximadamente 45 minutos após a infecção a célula hospedeira é lisada havendo a liberação de cerca de 100 novos fagos.
b) Estado lisogênico:
Neste caso, o DNA do fago é integrado no cromossomo da bactéria passando a ser chamado profago.
No estado lisogênico, todos os genes do profago estão inativos com excessão do gene que produz a proteína repressora.
A bactéria hospedeira carregando o profago multiplica-se e este é replicado passivamente e distribuído para as bactérias descendentes.
Infecção da E .coli o genoma do fago pode seguir duas vias:
Em condições naturais a opção entre seguir o estado lítico ou lisogênico depende das condições do meio.
Assim, via de regra em meio rico em nutrientes o estado lítico é preferencial, por exemplo o fago λ na bactéria E.coli intestinal.
Por outro lado, em meio pobre de nutrientes como é o caso da E.coli no solo, o fago prefere o estado lisogênico.
Em condições experimentais, o estado a ser seguido depende de um balanço entre os fatores do meio intra e extra celular e de fatores genéticos da bactéria hospedeira e do bacteriófago
Genoma do fago Genoma do fago λλ O bacteriófago lλ é uma partícula viral constituída de
aproximadamente 50% de proteínas e 50% de DNA.
O DNA do fago λ, na forma como ele é isolado da partícula viral, é uma molécula linear com dupla fita de aproximadamente 48.500 pares de bases.
As extremidades da molécula contém uma fração de DNA fita simples com cerca de 12
nucleotídeos, os quais são complementares na sequência de bases e através delas é que o DNA assume a forma circular quando ele é injetado na célula hospedeira.
Estas extremidades são denominadas de sítio cos.
O genoma do fago λ codifica para aproximadamente 50 proteínas, cujos genes tem um cronograma de expressão bem definido, o que determina a instalação do estado lítico ou lisogênico.
