Plasmídeos, mutações e transferência horizontal de genes em bactérias

Resumo

O documento apresenta a classificação dos plasmídeos quanto às suas propriedades conjugativas e explica a variabilidade genética em bactérias, por mutação e recombinação. Descreve os tipos de mutações pontuais e de rearranjo e os processos de transferência horizontal de genes: transformação, conjugação e transdução. Inclui exemplos de toxinas codificadas por genes de origem viral e o conceito de ilhas de patogenicidade.

Pontos-chave

Plasmídeos conjugativos possuem genes que permitem a sua transferência para outras bactérias; os mobilizáveis só são transferidos na presença de um conjugativo; os não transferíveis não se disseminam.
Mutações são alterações na sequência de bases do DNA (deleção, inserção ou substituição) que ocorrem durante a replicação do cromossomo bacteriano.
Mutações pontuais incluem troca de bases (sem sentido, sentido trocado, neutra e silenciosa) e troca de referencial (frameshift).
Mutações de rearranjo incluem substituição, inserção, deleção, duplicação e inversão.
A transformação consiste na incorporação de DNA livre, a conjugação na transferência de DNA por contacto entre células e a transdução na transferência mediada por bacteriófagos.
Ilhas genômicas ou de patogenicidade são conjuntos de genes herdados em conjunto que contribuem para o potencial patogênico de uma espécie.

Teste-se

Classificação de Plasmídeos por Propriedades Conjugativas

Plasmídeos Conjugativos: Possuem genes que conferem a capacidade de transferência para outras bactérias.
Plasmídeos Mobilizáveis: Não são capazes de promover sua própria transferência, mas podem ser cotransferidos na presença de um plasmídeo conjugativo.
Plasmídeos Não Transferíveis: Não se disseminam para outras bactérias.

Variabilidade Genética em Bactérias

As bactérias podem apresentar variações que conduzem à formação de clones (bactérias descendentes de uma única célula progenitora) com propriedades distintas do clone selvagem original. A variação ocorre através de mutação ou recombinação.

Mutações: Alteração na sequência de bases nitrogenadas do DNA, geralmente resultante de deleção, inserção ou substituição de um ou mais nucleotídeos. Esta alteração genética pode modificar o produto (proteína) e ocorre durante a replicação do cromossomo bacteriano.
Recombinação: Processo de variabilidade genética que envolve a transferência de material genético entre duas células. Ocorre durante os processos de conjugação, transformação ou transdução.

Tipos de Mutações

Mutações Pontuais

Troca de bases (sem sentido, sentido trocado, neutra e silenciosa)
Troca de referencial (frameshift)

Mutações do Tipo Rearranjo

Substituição
Inserção
Deleção
Duplicação
Inversão

Recombinação e Transferência Horizontal de Genes (THG)

Embora as mutações sejam responsáveis pela expressão de várias novas características por uma célula, muitos fenótipos procarióticos são decorrentes da aquisição de novos fragmentos de DNA por meio de processos de Transferência Horizontal de Genes (THG):

Transformação: Incorporação de DNA livre, geralmente decorrente da lise celular. Pode ser natural (ex: Neisseria gonorrhoeae) ou artificial (tratamento químico ou elétrico).
Conjugação: Processo de transferência de DNA de uma bactéria para outra, envolvendo o contato entre as duas células. Está associada à presença de plasmídeos F, que contêm genes que permitem a transferência do DNA plasmidial (capacidade conjugativa).
Transdução: Transferência de material genético mediada por vírus bacteriófagos.

Exemplos de Fenótipos Codificados por Genes de Origem Viral

Corynebacterium diphtheriae: Toxina diftérica
Vibrio cholerae: Toxina colérica
Escherichia coli entero-hemorrágica: Toxina entero-hemorrágica

Ilhas Genômicas ou Ilhas de Patogenicidade

Conjunto de genes herdados em conjunto capazes de contribuir para o potencial patogênico de uma espécie.

Perguntas frequentes

Quais são os tipos de plasmídeos quanto à transferência?

Os plasmídeos podem ser conjugativos, mobilizáveis ou não transferíveis. Os conjugativos promovem a sua própria transferência, os mobilizáveis só são cotransferidos na presença de um conjugativo e os não transferíveis não se disseminam.

Quais são os processos de transferência horizontal de genes em bactérias?

São a transformação, a conjugação e a transdução. Na transformação há incorporação de DNA livre, na conjugação ocorre transferência de DNA por contacto entre células e na transdução o DNA é transferido por bacteriófagos.