CURSO DE GENÉTICA DE MICRORGANISMOS- 2017 - Prof. Ana Coelho
Transdução e Transformação:
Transdução é um dos mecanismos de transferência gênica, no qual DNA bacteriano é transferido de uma linhagem para outra por meio de um bacteriófago. O DNA é incorporado pelo fago em uma doadora na qual ele está se replicando e após a infecção de uma nova linhagem este DNA é liberado dentro desta nova bactéria receptora.
Existem dois tipos de transdução principais: Transdução generalizada e Transdução especializada.
Na transdução generalizada qualquer região de um cromossoma bacteriano pode ser transferida para uma receptora, enquanto na especializada só alguns genes são transferidos.
Na transdução generalizada o DNA é adquirido durante o ciclo lítico do fago. Ocorrem, para alguns fagos, erros no empacotamento do DNA, e DNA bacteriano é encapsulado ao invés de DNA do próprio fago. Neste caso o fago contem somente DNA bacteriano, e não do fago. Numa próxima infecção o fago transdutos, com seu capsídeo completo, consegue se ligar a uma bactéria e injetar o fragmento de DNA bacteriano na bactéria receptora, mas este DNA agora não é o DNA do fago, portanto o fago não é mais viável como fago. No entanto houve a transferência de genes da bactéria doadora para a receptora.
Só se diz que houve a transdução se o DNA transferido para dentro da bactéria for incorporado ao genoma, o que pode ocorrer através de recombinação homóloga. Se o DNA não se recombinar, normalmente ele vai ser perdido, por não ter origem de replicação. No caso da transdução de um plasmídio, ele pode replicar por si mesmo, e aí não há necessidade de recombinação.
Somente alguns tipos de bacteriófagos conseguem fazer uma boa transdução, e outros não. Isto depende de quanto de degradação do DNA bacteriano é feita em resposta à infecção, em que momento do ciclo lítico existem fragmentos de DNA bacteriano de tamanho adequado para ser encapsulado. Depende também da forma de empacotamento de DNA usada por cada fago. Em alguns destes, um sítio pac é reconhecido para iniciar o empacotamento. Se a especificidade para este sítio for muito grande, dificilmente um sítio igual será encontrado no genoma, mas se a especificidade não for muito grande, sítios semelhantes ao do fago podem ser encontrados no genoma, e utilizados para iniciar o empacotamento.
Exemplos importantes de fagos que fazem transdução generalizada: fagos P1 (de Escherichia coli) e P22 (de Salmonella typhimurium). O fago P1 é o mais usado para a construção de linhagens por transdução. O fago P22 foi o primeiro fago estudado com o qual se determinou que havia transdução, quando se estava examinando uma experiência de troca de genes, pensando-se que podia ser conjugação.
Mapeamento de cromossomas com a utilização de transdução:
No caso da conjugação com linhagens doadoras Hfr pode-se fazer uma estimativa da posição de um determinado gene no cromossoma, através do uso de genes marcadores, estes com posições conhecidas no genoma. Este mapeamento não é muito preciso, já que acontagem da distância ao longo do genoma é feito em termos de "minutos" de conjugação, indo de 0 a 100 minutos, mas cada minuto corresponde a aproximadamente 45.000 bases, ou seja um intervalo suficiente para uns 40-50 genes. O refinamento deste mapeamento, tradicionalmente é feito por transdução.
Este tipo de experiência é denominada de "cruzamento de tres pontos", ou seja temos tres marcadores genéticos próximos e queremos fazer a ordenação destes 3 genes numa determinada região.
Este tipo de mapeamento leva em conta o fenômeno de co-transdução, ou seja, o fato de que genes próximos podem ser encapsulados juntos para um fago, no mesmo tracho de DNA. Estando no mesmo fragmento liberado dentro da célula recipiente, algumas vezes estes marcadores podem ser recombinados em conjunto para o cromossoma, ou, outras vezes, apenas um dele ser incorporado ao genoma.
Quanto maior a percentagem de co-transdução de dois genes, maior a sua proximidade no genoma.
Normalmente, neste tipo de experiência, um marcador é selecionado, e, entre os transdutantes para este marcador, examina-se a frequência de co-transdução de cada um de dois outros marcadores. O texto do livro, cap 7 detalha bem este tipo de experiência.
Trandução especializada:
Este tipo de transdução pode ser realizada somente por fagos temperados, ou seja, que tem o ciclo lisogênico.
Neste caso, somente genes localizados em pontos adjacentes ao sítio de integração do fago podem ser transduzidos. Mais ainda, estes genes vão ser encapsulados junto com a maior parte do DNA do fago, e assim teremos dentro do fago, ao contrário do que ocorria na transdução generalizada, partes do DNA do fago e partes do DNA bacteriano.
A incorporação dos genes de um lado do profago ocorre quando vai haver a excisão do profago para entrada em ciclo lítico. Algumas vezes a recombinação ocorre num local errado, excisando algum DNA bacteriano junto com DNA do fago, e deixando algum DNA do fago para trás, no cromossoma bacteriano.
Dependendo de quais genes do fago que não são incorporados no fago transdutor, poderemos ter um fago ainda capaz de formar placas (denominado p) ou defeituoso, capaz de infectar uma nova célula, mas não capaz de fazer todo o ciclo lítico (estes são chamados de d). Por exemplo lambda d gal, ou lambda p bio. O primeiro não forma placas e contem o gene gal, e o segundo forma placas e contem o gene bio.
No caso de um fago defeituoso, para fazermos a infecção de uma nova célula utilizamos em conjunto um outro fago auxiliar, que, por complementação vai levar à formação de fagos lambda d gal por exemplo.
É importante lembrar que, apesar do fago lambda ter um sítio preferencial no genoma, entre gal e bio, na ausência deste sítio, lambda pode se integrar em outros sítios. Com isto aumenta o número de genes que podem ser levados por transdução específica. Este foi o primeiro modo de "clonar" in vivo algum gene. Outros artifícios, tais como fazer deleções adjacentes ao sítio original de integração de lambda, foram utilizados para ter o profago em diferentes posições no genoma, para transduzir diferentes genes.