O que não me mata me faz mais forte? – IV: mecanismos de recombinação (parte 2)

No post anterior comentei sobre os processos I (transdução) e III (transformação) representados nesta figura do vestibular da UFMG/2008:

::: Conjugação

Uma forma que, para nós, seria um pouco mais “convencional” de troca de genes em bactérias é a chamada conjugação (processo II na figura acima). Esse é um processo de mão única, ou seja, o material genético é transferido da bactéria doadora para a bactéria receptora. Esse processo, portanto, envolve a participação de duas células vivas e requer contato entre elas.

Acontece, porém, que nem todas as bactérias estão aptas a executarem a conjugação. Na verdade, a maioria não está. Para que a célula esteja apta a conjugar, ela deve ter um plasmídeo conjugativo – os chamados plasmídeos F (de fertilidade). A bactéria doadora é também chamada de F+ (devido à presença do plasmídeo F) ou de “macho” – em uma terminologia que está incorreta e cada vez mais em desuso. A bactéria receptora por sua vez, é chamada de F- ou de “fêmea”.

Plasmídeos são pequenas moléculas circulares de DNA, capazes de se replicarem independentemente do DNA cromossômico. Essas estruturas geralmente não possuem genes essenciais, mas genes que conferem alguma vantagem ao microrganismo, como, por exemplo, capacidade de conjugar, ou resistência a antibióticos ou, ainda, capacidade de metabolizar diferentes substratos.

Na figura abaixo (Sadava et al, 2009), vemos a esquematização desse processo. Observe que a bactéria doadora é a bactéria da esquerda pois é ela quem possui os plasmídeos F (representados como círculos vermelhos) e que esses plasmídeos é que são o material genético transferido de uma bactéria para a outra. Ao final do processo, a bactéria receptora, passa a portar o plasmídeo F, tornando-se capaz de atuar como uma bactéria doadora em um outro processo de conjugação.

O mais comum é que apenas plasmídeos sejam transferidos nesses processos. Algumas vezes, porém, o plasmídeo integra-se ao DNA cromossômico da célula. Nesses casos, genes cromossomais podem acabar sendo transferidos. Como esse é um processo lento e a ponte de ligação entre as bactérias é frágil, geralmente, apenas alguns genes são transferidos, uma vez que o cromossomo bacteriano é muito grande.

A transferência do material genético ocorre a partir de um ponto específico que chamamos de “origem de replicação”. Assim, quanto mais próximo um gene está da origem de replicação, maior a chance dele ser transferido para outra bactéria. A descoberta desse mecanismo permitiu que os cientistas fizessem o mapeamento dos genes da Escherichia coli. Em outras palavras: quanto mais longe o gene está da origem de replicação, mais tempo ele demora para ser transferido. Observe a figura abaixo (Griffiths, 2009):

Neste esquema, o plasmídeo (vermelho) está inserido no cromossomo (azul). A origem de replicação, local onde se inicia a transferência do DNA, está representada por uma cabeça de seta vermelha. Para entendermos como isso funciona, é como se uma tesoura cortasse logo à frente da cabeça da seta, e alguém viesse puxando o fiozinho de DNA. Assim, os genes são transmitidos em ordem: gene roxo, gene azul claro, gene amarelo, gene verde e para e para terminar, o resto do plasmídeo (em vermelho). Observe que está marcado o tempo transcorrido a cada etapa. Na primeira etapa, 10 minutos, apenas os genes roxo e azul claro foram transferidos, e o gene amarelo está no meio do tubo conjugativo. Aos 17 minutos, o gene amarelo está no finalzinho da ponte de conjugação. Por fim, aos 25 minutos, o gene amarelo já chegou à bactéria receptora e o gene verde está na metade do caminho.

::: Transposição

Transposons são sequências específicas de DNA que podem mover-se de uma posição no cromossomo para uma posição diferente em um mesmo cromossomo ou em um cromossomo diferente. No caso das bactérias, um transposon pode “pular” do cromossomo bacteriano para outro ponto nesse cromossomo ou para um plasmídeo; ou então pode pular do plasmídeo para um outro lugar nesse mesmo plasmídeo, para outro plasmídeo, ou para o cromossomo bacteriano. Assim, um único plasmídeo R (de resistência) pode ter diferentes transposons com genes de resistência, como nos mostra a figura do livro Introdução à genética. (Griffiths, 2009):

Aqui observamos 4 diferentes transposons, identificados por: Tn3, Tn4, Tn5 e Tn10. O Tn3 confere resistência à ampicilina (amp). O Tn4 confere resistência à estreptomicina (sm), sulfonamida (su), mercúrico (Hg), além de conter o Tn3. O Tn5 porta genes de resistência à canamicina (kan); e o Tn10 à tetraciclina (tet). O plasmídeo ainda possui um gene de resistência ao cloranfenicol (cm).

Como os transposons podem pular entre plasmídeos, eles podem acabar sendo transferido entre bactérias por meio da conjugação, ajudando ainda mais no processo de resistência.

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SAIBA MAIS

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed

Sadava D, Heller HC, Orians GH, Purves WK, Hillis DM (2009) Vida. Vol 1. 8 ed. Porto Alegre: Artmed.

Griffiths A, Wessler S, Lewontin R, Carrol S (2009) Introdução à genética. 9 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.

Schaechter M, Engleberg NC, Eisenstein BI, Medoff G (2002) Microbiologia – Mecanismo das doenças infecciosas. 3 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.

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