9. 1. 2 CONJUGACION
La conjugación es la transferencia de DNA de una donadora a una receptora, mediante contacto físico directo entre las células. En las bacterias existen dos tipos de células y son las donadoras (macho) y las receptoras (hembras) y la dirección de la transferencia genética es en un solo sentido; así el DNA se transfiere desde la donadora hacia la receptora.
1. Tipos de células acopladas (mating cells) en las bacterias
a. Donadora – La capacidad de una bacteria de ser el donador es consecuencia de la presencia en dicha célula de una pieza extra de DNA, llamada factor F, factor de fertilidad o factor sexual. El factor F es una pieza circular de DNA que es capaz replicar en forma autónoma en la célula; es un replicón independiente. Las piezas de DNA extra-cromosomal que pueden replicar autónomamente, reciben el nombre genérico de plásmidos. El factor F posee los genes necesarios tanto para su replicación como para su habilidad de transferir DNA a la célula receptora. Una de las cosas que el factor F codifica es la capacidad de producir una estructura llamada pilus sexual (pilus F) sobre la superficie de la bacteria. Este pilus es importante en el proceso de conjugación. El factor F no es el único plásmido que puede mediar la conjugación pero generalmente se toma como modelo
b. Receptora – La capacidad de actuar como receptora es consecuencia de la carencia de esta célula del factor F.
2. Estados fisiológicos del factor F
a. (F+) Autónomo – El factor F en este estado lleva solamente aquellos genes necesarios para su replicación y para la transferencia de DNA. No hay genes cromosomales asociados con el factor F en las cepas F+.
En los cruces del tipo F+ X F- el F- se convierte en F+ mientras que F+ permanece como F+. Por lo tanto, el factor F es infeccioso. Por otra parte, solamente se presenta un bajo nivel de transferencia de los genes cromosomales de la donadora.
b. (Hfr) Integrado - En este estado el factor F se encuentra integrado en el cromosoma bacteriano, vía un evento de recombinación, como se ilustra en la Figura 5ª
En los cruces del tipo Hfr X F- el F- raramente se convierte en Hfr y la célula Hfr permanece como tal. En éste caso existe una alta frecuencia de transferencia de los genes cromosomales del donador, de ahí que el nombre de la cepa sea hfr, del inglés high frequency of recombination
c. Autónomo con genes cromosomales (F') - En este estadio el factor F es autónomo, pero ahora contiene algunos genes cromosomales. Los factores F' se producen por escisión del factor F de una Hfr, como se ilustra en la Figura 5b. Ocasionalmente, cuando el factor F se escinde del cromosoma Hfr, los genes del donador localizados en cada lado del factor F pueden escindir junto con el factor F generando una F'. Los factores F' se denominan dependiendo de los genes cromosomales que contienen.
En los cruces del tipo F' X F- el F- se convierte a F' mientras que F' permance como tal. Por otra parte esta bacteria presenta una alta frecuencia de transferencia de aquellos genes cromosomales se encuentran en el F' y presenta una baja frecuencia de transferencia de otros genes cromosomales del donador.
. Mecanismo de la conjugación.
a. Cruces F+ X F- (Figura 6)
Transferencia de DNA – El DNA sufre un corte en el sitio de origen de la transferencia y se replica mediante un mecanismo de círculo rodante. En este caso el DNA que se transfiere primero es el del cromosoma. Dependiendo del lugar del cromosoma donde el factor F se ha integrado y en qué orientación lo haga, diferentes genes cromosomales serán transferidos a tiempos diferentes. Sin embargo, el orden relativo y las distancias de los genes siempre permanecerán igual. Solo hasta que el cromosoma entero se haya transferido, entonces el factor F se transferirá. Ya que los movimientos tales como las fuerzas de agitación son capaces de separar a los pares sexuales formados, es raro que el cromosoma entero se transfiera. Por ello, la receptora generalmente no recibe el factor F en un cruce Hfr X F-.
iii) Recombinación legítima – La recombinación entre el DNA transferido y el cromosoma da como resultado un intercambio del material genético entre la donadora y la receptora.
iv) Este mechanismo explica las caracteristicas de los cruces Hfr X F-. La receptora permanece como F-, la donadora permanece Hfr y existe una alta frecuencia de transferencia de los genes cromosomales a partir de la donadora.
c. Cruces F' X F- (Figura 8)
i) Formación del Par
ii) Transferencia del DNA - Este proceso es similar al cruce F+ X F-. Sin embargo, debido a que el F' lleva algunos genes cromosomales estos también van a ser transferidos.
iii) Recombinación homóloga. No es necesaria aunque puede ocurrir.
iv) Este mecanismo explica las características de los cruces F' X F-. El F- se convierte en F', el F' permanece como tal y la se presenta una alta frecuencia de transferencia de los genes del donador que van en el F' pero una baja frecuencia de transferencia de otros genes cromosomales del donador.
4) Importancia – Entre las bacterias Gram negativas esta es la forma principal en que se transfieren los genes. La transferencia puede ocurrir entre diferentes especies bacterianas. La transferencia de resistencia múltiple a los antibióticos por conjugación ha llegado a ser un problema relevante en el tratamiento de ciertas enfermedades bacterianas. Debido a que la célula receptora se convierte en donadora después de la transferencia del plásmido, es fácil ver por qué un gen de resistencia a los antibióticos que va en un plásmido puede rápidamente convertir una población sensible de bacterias en una resistente.
Las bacterias Gram positivas también tienen plásmidos que llevan genes de resistencia múltiple a los antibióticos, en algunos casos estos plásmidos se transfieren por conjugación mientras que en otras ellos se transfieren por transducción. El mecanismo de conjugación en las bacterias Gram + es diferente al de las Gram -. En las bacterias Gram + el donador produce un material adhesivo el cual causa agregación con el receptor y el DNA se transfiere.
