Bloco de Genética Molecular do Curso de Genética Básica- 201

UFRJ- Instituto de Biologia- Departamento de Genética

Prof. Ana Coelho- s. 105, 2. Andar.

Transferência de genes entre bactérias.

Vai-se tratar dos seguintes modos de transferência gênica: conjugação, transformação e transdução.
O capítulo 10 tem boa parte deste material

Qualquer dos modos de transferência gênica vai possibilitar a recombinação entre o DNA que já existia na bactéria e o material novo que chegou dentro da célula.

Uso de marcadores para acompanhamento de transferência de DNA. Geralmente mutantes auxotróficos (requerem algum nutriente para o crescimento). Também se usa mutantes resistentes a antibióticos.

Conjugação: transferência direta de DNA de uma bactéria para outra.

Plasmídios: DNAs separados do cromossoma e com propriedades de replicação próprias.

Alguns plasmídios conseguem se transferir de uma bactéria para outra, são ditos plasmídios transmissíveis ou conjugativos.

Primeiro plasmídio deste tipo descoberto, plasmídio F (fertilidade).

Células contendo F chamadas F+, sem F, F-.

O plasmídio F se mantem nas células, com uma cópia por célula.

Células com plasmídio F produzem pilus, que permite fazer contato com outras células e a manutenção do contato com a outra célula.

Células F+ conseguem transferir uma cópia de F para células F- (a célula F+ mantem uma cópia de F). Célula F- que recebeu F passa a ser F+.

Células F+ não conseguem fazer contato com outras células F+, e também não transferem DNA para células F+.

Com uma pequena frequência F se integra no cromossoma bacteriano. Quando isto acontece, F pode agora vir a transferir genes cromossomicos para outras linhagens.

Linhagem com F integrado denominada Hfr (alta frequência de recombinação).

Hfr pura, agora toda a cultura tem F no mesmo ponto do cromossoma. Pode passar partes do cromossoma para outra linhagem.

F ocasionalmente sai do genoma e, em poucos casos, leva gene do cromossoma junto. Forma assim novo plasmídio, denominado de modo geral de F', com gene cromossômico que pode passar com boa frequência para outra linhagem.

Descoberta do plasmídio F: experiência de Lederberg e Tatum, 1946.

Bactéria A: precisa metionina e biotina para crescer: met-bio-thr+leu+thi+

Bactéria B: precisa treonina, leucina e tiamina: met+bio+thr-leu-thi-

Espalharam bactérias em meio mínimo. Só linhagem A, só linhagem B e mistura de linhagens A e B, que tinham ficado algumas horas no meio minimo suplementado com nutrientes. As placas com a mistura apresentaram colônias com uma frequência de 1 em 10⁷.das células plaqueadas As outras placas não apresentaram colônias. Somente linhagens prototróficas, (met+bio+thr+leu+thi+) crescem no meio mínimo, assim sugeriu-se a recombinação gênica entre partes do genoma bacteriano das duas linhagens.

Obs: utilizaram mais de um marcador genético para evitar problemas com reversão espontânea de uma única mutação.

Requerimento de contato físico.

Nesta época já era conhecida a transformação de linhagens de Pneumococcus, e podia estar ocorrendo aqui a mesma coisa, a passagem de pedaços de DNA presentes no meio de cultura para dentro da outra linhagem. Experiência com tubo em U com filtro separando os lados. Passagem de líquido, nutrientes, e fragmentos de DNA, mas não de bactérias. Os dois lados não tinham bactérias capazes de crescer em meio mínimo, mesmo depois de um tempo de exposição ao líquido proveniente da cultura ao lado.

1953, Hayes, utilizando estreptomicina em experiências semelhantes.

Impede divisão celular, mas ainda permite conjugação durante algumas horas.

Verificou que, se tratar linhagem A com estreptomicina antes da conjugação ainda obtem recombinantes como antes. No entanto, se tratar a linhagem B com estreptomicina, não obtem recombinantes!

Conclusão: A transferência não é recíproca, temos células doadoras e células receptoras.

Depois essa assimetria explicada pela presença ou não do fator F.

Linhagens Hfr com F no cromossoma fazem transferência de genes cromossomicos com frequência 1000x maior. No entanto em cruzamentos com linhagens Hfr as receptoras normalmente não recebem o plasmídio F completo, e não se tornam doadoras.

Importante. O DNA, após a passagem para a linhagem receptora, deve se recombinar com o DNA cromossômico, para que haja a efetiva incorporação deste material para transmissão para os descendentes. O pedaço de DNA vindo da doadora não se replica por si só, portanto, se não se recombinar com DNA da receptora, irá se perder.

Possibilidade de construção de um mapa genético do cromossoma bacteriano. Quanto mais perto estiver um gene da posição do plasmídio F integrado no cromossoma, mas frequente vai ser a sua passagem e integração ao cromossoma da linhagem receptora.