Estrategias Bacterianas: Conjugación, Transformación y Transducción
En este tema, vamos a estudiar las diferentes estrategias bacterianas para la incorporación de ADN exógeno.
Las bacterias tienen su ADN superenrollado en una estructura central denominada como nucleoide, que no llega a ser un núcleo verdadero, pero en ocasiones también tienen elementos genéticos, digamos, extra como pueden ser los plásmidos.
Esto va a ser fundamental y van a, digamos, ser elementos móviles que van a poder pasarse de una bacteria a otra.
Las bacterias tienen por lo tanto, diferentes procesos mediante los cuales van a conseguir intercambiarse o captar diferentes fragmentos de ADN tanto de otras bacterias como de su ambiente.
Estas estrategias van a ser llamadas, la conjugación, la transformación y la transducción, dependiendo del origen que tenga el fragmento de ADN que incorporan.
Pero estas tres estrategias van a estar todas, digamos, relacionadas con el traspaso o el intercambio de información en forma de ADN.
La primera de las estrategias y posiblemente una de las más importantes y más estudiadas es la conjugación bacteriana.
Esta conjugación se le conoce como transferencia horizontal de ADN entre bacterias ya que es el método en el que las bacterias o con el que las bacterias consiguen transferirse unas a otras pequeños fragmentos de ADN, y a veces no tan pequeños, que portan diferentes tipos de información codificada para realizar diversas funciones.
La conjugación se diferencia de otros métodos de captación de ADN exógeno porque se realiza mediante el contacto directo entre las bacterias, es decir, va a existir una bacteria donadora y una bacteria receptora, y va a tener que establecerse un contacto directo mediante un pilus por el que va a pasar el fragmento de ADN.
Este método, el método de la conjugación, es el único de los que vamos a estudiar que requiere contacto directo entre dos bacterias.
Se van a transferir fundamentalmente plásmidos que son moléculas circulares de ADN enrollado, ADN de doble cadena.
Además, estos plásmidos normalmente contienen sistemas especializados en esta transferencia, van a tener, portar por lo menos parte o toda la maquinaria necesaria para transferir el plásmido de una bacteria a otra y además, también contienen sistemas
proteicos que detectan si la célula receptora tiene este plásmido ya o no, para que digamos, no tenga dos copias del mismo plásmido repetido.
Los plásmidos típicos que se van a traspasar por este sistema de conjugación van a contener información para realizar diversas funciones metabólicas, pero también para resistir condiciones adversas o determinados químicos.
Por ejemplo, los típicos plásmidos que se traspasan mediante conjugación van a contener genes de resistencia a diferentes antibióticos relacionados con la resistencia a antibióticos, genes que les proporcionan a las bacterias determinada tolerancia química o a factores ambientales, o también algunas capacidades metabólicas nuevas.
Un ejemplo de capacidades metabólicas nuevas sería el uso de nuevos metabolitos por parte de las bacterias, la capacidad de usar nuevos elementos, lo cual le proporciona una mayor diversidad metabólica.
Este sería un esquema en el que se puede visualizar el proceso completo de conjugación bacteriana en el que vamos a tener una célula donadora y una célula receptora.
La célula donadora va a tener lo que se denomina como plásmido F, que es uno de los plásmidos más estudiados que realizan la conjugación y la célula receptora no va a contener este plásmido, va a ser negativa digamos, para el factor plásmido F.
La célula donadora y la receptora, por supuesto, tienen su cromosoma o molécula de ADN, pero aparte de la célula donadora va a tener el plásmido F que va a contener la maquinaria necesaria para realizar esta transferencia en esta conjugación.
Como vemos, la bacteria donadora emite un pilus que entra en contacto directo con la célula receptora y se forma un canal por el que va a traspasar el ADN y además, cuando está ocurriendo este proceso de transferencia, va a actuar la ADN polimerasa para polimerizar este ADN y crear una copia del plásmido y además, una serie de proteínas a las cuales se les denomina en conjunto como relaxosoma, ya que van, digamos, a relajar la molécula bicatenaria de plásmido donador y van a permitir que una hebra monocatenaria se traspase a la célula receptora y en esta célula receptora se va a realizar la copia de esta molécula monocatenaria de ADN.
Finalmente, vamos a tener en el último paso, una célula receptora que va a contener el plásmido F y va a ser de nuevo, va a ser capaz de ser una célula donadora.
El segundo de los mecanismos que vamos a estudiar de transferencia de ADN es el conocido como proceso de transformación.
En el proceso de transformación existe un material genético exógeno que va a estar fuera de la bacteria, no va a estar en otra bacteria sino que va a estar en el ambiente y la bacteria va a realizar un proceso de absorción directa de este material genético, un proceso de incorporación y un proceso de expresión de los genes que están contenidos en este material genético.
Es muy importante que en el proceso de transformación lo que define a este proceso es que el material genético se va a encontrar en el ambiente, no en otra bacteria y va a ser introducido a través de la membrana plasmática.
Para que se de este proceso de transformación bacteriana, las células tienen que estar en un estado denominado estado de competencia que puede ser inducido de forma natural por determinados factores ambientales o momentos de estrés, pero también puede ser y esto es muy importante, inducido de forma artificial en el laboratorio.
Para inducir este modo de competencia de forma artificial se le pueden añadir determinados químicos a la solución en el que contienen las bacterias para que éstas se transformen a bacterias competentes y sean capaces de adquirir este ADN exógeno.
El tercer y último proceso que vamos a estudiar es el proceso de transducción.
En este proceso el ADN también se transfiere a una bacteria, pero en este caso se va a transferir de una bacteria donadora a otra receptora, pero a través de un virus, por medio de un virus, es decir, se va a dar una infección a la célula donadora y este material genético va a pasar portado por un virus, normalmente, estos virus van a ser los bacteriófagos que son virus que se alimentan o infectan y se multiplican en bacterias.
Y a través de la replicación viral, el ADN bacteriano se va a empaquetar de forma accidental en el, digamos, en las cápsides de los virus y cuando este virus infecte a una segunda bacteria, va a transferir este material genético de la bacteria donadora, entre comillas, a esta bacteria receptora que va a incorporar este material genético nuevo a través de esta infección viral.
Para finalizar, esto es un cuadro resumen de los tres mecanismos que se han estudiado, que son este último proceso visto de transducción, en el que un bacteriófago es el encargado de introducir el material genético nuevo en la célula.
El proceso de transformación en el que la bacteria es capaz de incorporar material que está directamente en el ambiente, material genético y el proceso de conjugación, que es un proceso activo mediante el cual con un contacto directo entre las dos bacterias por en medio de un pilus se transfiera material genético de la bacteria donadora a la bacteria receptora.
