Genetica ricombinante nei batteri Coniugazione Trasformazione Trasduzione

Caratteristiche del genoma batterico Presenza di un unico cromosoma,assenza di un complemento diploide dei vari geni Assenza di istoni Geni legati in unità trascrizionali multicistroniche denominate operon Utilizzo di tutta la sequenza genica per codificare proteine Presenza di sequenze su ambedue le catene di DNA cromosomico Esistenza di unità geniche accessorie “ plasmidi”

La doppia elica di Dna del cromosoma batterico non costituisce una singola molecola superavvolta, ma è organizzata in diversi domini superavvolti. Ognuno dei quali è stabilizzato per la presenza di legami con proteine specifiche.

Dna eucariotico avvolto intorno agli istoni.

Mutazioni Possono essere spontanee o indotte Quelle spontanee sono molto poco frequenti Sono generalmente compatibili con la sopravvivenza del batterio altrimenti diventano letali Si distinguono in microlesioni : alterazione a carico di una coppia di basi Macrolesioni : modificazioni di sequenze nucleotidiche più grandi

Ricombinazione omologa Una Dnasi opera un taglio nella molecola di DNA Intervento delle PBS (proteine che legano il DNA a singolo filamento Intervento delle Proteina Rec A in grado di legare il filamento di DNA per consentire l’appaiamento con l’altro filamento di DNA

Ricombinazione omologa

Trasformazione

Trasformazione

Nei batteri Gram negativi

Plasmidi Elementi genetici extracromosomici, formati da una molecola di DNA bicatenario a struttura circolare dalle dimensioni variabili (1000-200000 coppie di basi) Un singolo batterio può contenere numerosi plasmidi differenti Possono considerarsi elementi genetici estranei, le cui funzioni non sono indispensabili per la sopravvivenza della cellula in condizioni ottimali Alcuni sono in grado di codificare prodotti utili per la cellula per garantire la sua sopravvivenza in nicchie particolari

Coniugazione batterica F+

Coniugazione F+

Integrazione del plasmide

Coniugazione Hfr (alta frequenza di ricombinazione)

Coniugazione Hfr

Distacco del plasmide

Classificazione dei plasmidi in base alle informazioni veicolate Plasmidi coniugativi Fattore F è in grado di regolare il proprio trasferimento da una cellula donatrice ad una ricevente Plasmide R di resistenza Contiene geni che conferiscono resistenza agli antibiotici (β- lattamasi) Plasmidi di virulenza Codificano per fattori di virulenza ad esempio adesine, tossine, batteriocine Plasmidi metabolici Contengono geni per funzioni metaboliche complesse Plasmidi criptici Non sono note le informazioni genetiche potenzialmente utili per la cellula batterica

Resistenza plasmidica

Plasmide-R

Elementi trasponibili Sia il cromosoma batterico che i plasmidi contengono alcune sequenze di DNA che possono traslocare, utilizzando particolari meccanismi, passando da una zona all’altra del genoma. Sono rappresentati dalle sequenze di inserzione (IS), dai trasposoni (TN) e dagli elementi invertibili L’elemento trasponibile originale rimane nella sede iniziale mentre una sua copia compare in un’altra zona del genoma, provocando un effetto mutageno

Le sequenze d’inserzione Sono piccoli tratti di DNA lunghi circa 1000 nucleotidi i cui estremi presentano corte sequenze nucleotidiche ripetute si trovano sia nel DNA cromosomiale che in quello plasmidico Sono in grado di codificare solo enzimi necessari alla loro inserzione e non geni specifici

Trasposoni Sono elementi genici di maggiori dimensioni e con un’organizzazione più complessa spesso fiancheggiati da due sequenze di inserzione identiche Sono in grado di codificare una serie di prodotti in particolare enzimi che sono coinvolti nella resistenza ai farmaci

Gli elementi invertibili Sono simili ad un trasposone codificano inoltre un enzima particolare la DNA-invertasi, in grado di invertire l’orientamento del segmento di DNA

L’integrone è costituito da regioni conservate , tra cui è interposta una regione variabile (una cassetta genica) che non è in grado di esprimere i propri geni . La sua espressione può essere possibile solo se si inserisce in un integrone. L’integrazione avviene ad opera di una integrasi

Trasduzione generalizzata

Trasduzione generalizzata

Trasduzione specializzata

Trasduzione specializzata