Articulo de referencia

Origen de la transferencia

Un origen de transferencia ( oriT ) es una secuencia corta de entre 40 y 500 pares de bases [ 1 ] [ 2 ] que es necesaria para la transferencia de ADN de una bacteria donante gra...

Un origen de transferencia ( oriT ) es una secuencia corta de entre 40 y 500 pares de bases [ 1 ] [ 2 ] que es necesaria para la transferencia de ADN de una bacteria donante gramnegativa a una receptora durante la conjugación bacteriana . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] La transferencia de ADN es un componente crítico para la resistencia antimicrobiana dentro de las células bacterianas [ 6 ] y la estructura y el mecanismo del oriT dentro del ADN plasmídico son complementarios a su función en la conjugación bacteriana. El primer oriT que se identificó y clonó fue en el plásmido conjugativo RK2 (IncP), lo cual fue realizado por Guiney y Helinski en 1979. [ 7 ]

Estructura

Las regiones oriT son fundamentales para el proceso de transferencia de ADN del donante al receptor y contienen varias regiones importantes que facilitan este proceso:

  1. sitio nic : donde se corta el ADN plasmídico desenrollado; generalmente es un sitio específico. [ 4 ] [ 8 ] [ 9 ]
  2. Una secuencia repetida invertida : señala el final de la replicación del ADN donante y es responsable de la frecuencia de transferencia, la movilización del plásmido y la formación de la estructura secundaria del ADN. [ 3 ] [ 8 ] [ 10 ]
  3. Región rica en AT: importante para la apertura de la cadena de ADN y se encuentra adyacente a las secuencias repetidas invertidas. [ 1 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 11 ] [ 12 ]

El oriT es una región no codificante del ADN bacteriano. [ 13 ] Debido a su importante papel en el inicio de la conjugación bacteriana, el oriT es tanto un sustrato enzimático como un sitio de reconocimiento para las proteínas relaxasas . [ 1 ] [ 13 ] [ 14 ] Los relaxosomas tienen factores auxiliares específicos del oriT que les ayudan a identificar y unirse al oriT . [ 1 ] Corriente arriba del sitio nic del oriT hay una secuencia de terminación. [ 5 ]

Figura 1 ▲ Región de la secuencia oriT en el ADN del plásmido .

Los oriT son principalmente cis - activos, lo que permite una transferencia de ADN más eficiente. [ 5 ] [ 12 ] [ 15 ]

Figura 2 ▲ Dos células bacterianas en proceso de conjugación bacteriana . (1) La relaxasa y la helicasa se unen al plásmido ( factor F ) en el origen de transferencia ( OriT ). La helicasa desenrolla el ADN del plásmido y la relaxasa se une a la hebra de ADN de transferencia . (3) La relaxasa transporta la hebra de ADN de transferencia a través del pilus que conecta las dos células bacterianas. (4) La hebra restante se vuelve a enrollar con una hebra complementaria de ADN. (5) La relaxasa une los dos extremos del ADN de transferencia en un plásmido circular . (6) La relaxasa se separa del plásmido. (7) El nuevo ADN del plásmido se vuelve a enrollar con una hebra complementaria de ADN.

Mecanismo y función en la conjugación bacteriana

Al inicio de la conjugación bacteriana, una célula donante elabora un pilus y envía una señal a una célula receptora cercana para que se acerque. Esta identificación de una célula receptora adecuada inicia el proceso de formación de la pareja de apareamiento. [ 1 ] [ 16 ] Este proceso de acercamiento de las dos células recluta el sistema de secreción de tipo IV , un complejo proteico que forma el canal de transferencia entre la donante y la receptora, iniciando la formación del complejo de relajación conocido como relaxosoma en el oriT . [ 13 ]

La secuencia oriT de un plásmido sirve como punto de reconocimiento y sustrato para las enzimas del relaxosoma, [ 13 ] por lo tanto, el primer paso de la conjugación bacteriana ocurre en el sitio nicn de la región oriT del plásmido. [ 4 ] [ 14 ] Las enzimas relaxasa , también conocidas como transferasas de cadena de ADN, parte del complejo relaxosoma , catalizan una escisión del enlace fosfodiéster específica de cadena y sitio en el sitio nicn y son específicas para cada plásmido. [ 17 ] Esta reacción es una transesterificación , que produce un ADN de doble cadena con una muesca, cuyo extremo 5' está unido a un residuo de tirosina en la relaxasa. [ 4 ] [ 5 ] [ 14 ] [ 17 ] La relaxasa luego se mueve hacia el extremo 3' de la cadena para desenrollar el ADN en el plásmido. [ 17 ]

La otra hebra del plásmido, la hebra que no fue cortada por la relaxasa, es un molde para la síntesis posterior por la ADN polimerasa . [ 17 ]

Una vez que la relaxasa alcanza nuevamente la sección corriente arriba del oriT donde hay una repetición invertida , el proceso termina al reunir los extremos del plásmido y liberar un plásmido monocatenario en el receptor. [ 5 ] [ 15 ] [ 18 ]

Aplicaciones

Ingeniería genética

La conjugación permite la transferencia de genes diana a muchos receptores, incluyendo levaduras , [ 19 ] células de mamíferos , [ 20 ] [ 21 ] y diatomeas . [ 22 ]

Las diatomeas podrían ser huéspedes útiles para plásmidos, ya que tienen el potencial de producir autotróficamente biocombustibles y otros productos químicos. [ 22 ] Existen algunos métodos para la transferencia genética en diatomeas, pero son lentos en comparación con la conjugación bacteriana. Al diseñar plásmidos para las diatomeas P. tricornutum y T. pseudonana a partir de secuencias de levadura y desarrollar un método de conjugación de E. coli a las diatomeas, los investigadores esperan avanzar en la manipulación genética de estas. [ 22 ]

Uno de los principales problemas al utilizar la conjugación bacteriana en la ingeniería genética es que ciertos marcadores seleccionables en los plásmidos generan bacterias que tienen resistencia a antibióticos como la ampicilina y la kanamicina . [ 23 ]

Resistencia antimicrobiana

La interacción entre el ADN oriT y la relaxasa permite la resistencia antimicrobiana a través de la transferencia horizontal de genes (Figura 1). [ 13 ] Varias regiones oriT en el ADN plasmídico contienen repeticiones invertidas a las que las proteínas relaxasa pueden unirse. [ 3 ] Los principales contribuyentes a la resistencia a los fármacos son las islas genómicas móviles (IGM), o segmentos en el ADN que se encuentran en cepas bacterianas similares y son factores en la diversificación de las bacterias. [ 3 ] [ 24 ] Las IGM proporcionan resistencia a sus células huésped y, a través de la conjugación bacteriana, extienden esta ventaja a otras células. [ 3 ] Dado que las IGM de las células bacterianas tienen sus propias secuencias oriT y están muy cerca de los genes del relaxosoma , son muy similares a los plásmidos conjugativos que son responsables de la prevalencia de la resistencia a los fármacos entre las células bacterianas. [ 3 ] Un estudio de 2017 sobre las IGM reveló que pueden integrarse en el genoma de las células bacterianas receptoras por sí mismas a través de int , un gen que codifica la enzima integrasa . Después de que los oriT de los MGI son procesados ​​por los relaxosomas codificados por elementos integrativos y conjugativos (ICE), los MGI pueden ingresar al genoma de las células receptoras y permitir la multiformidad de las bacterias que conduce a la resistencia antimicrobiana. [ 24 ]

Véase también

Referencias

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  2. Frost, LS (2009-01-01), "Conjugación bacteriana" , en Schaechter, Moselio (ed.), Enciclopedia de Microbiología (Tercera edición) , Oxford: Academic Press, pp. 517–531 , doi : 10.1016/b978-012373944-5.00007-9 , ISBN  978-0-12-373944-5, consultado el 3 de diciembre de 2021
  3. 1 2 3 4 5 6 7 Kiss J, Szabó M, Hegyi A, Douard G, Praud K, Nagy I, et al. (2019). "Identificación y caracterización de oriT y dos genes de movilización necesarios para la transferencia conjugativa de la isla genómica 1 de Salmonella " . Frontiers in Microbiology . 10 : 457. doi : 10.3389/fmicb.2019.00457 . PMC 6414798. PMID 30894848 .   
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