Dra. Roxana Miranda

GENOMAS BACTERIANOS

Dra. Roxana Miranda

CÉLULA PROCARIOTA…

GENERALIDADES

• Unicelular
• Reproducción binaria
• Grupos: Eubacterias y Arquebacterias.
• Fácil adaptación a diferentes ambientes.
• Eficientes para ingeniería genética.
• Patogenicidad

Brock P.22

Contenido del Genoma

• Cromosoma principal
• Plásmidos
• Bacteriófagos
• Elementos genéticos móviles

Nucleoide bacteriano

• Tiene alta compactación y estructura organizada.
• Ocupa el 33% del volumen de la célula
• Es ≈80% ADN en cuanto a masa, y puede ser desplegado por agentes que actúan en el RNA o proteínas.
• Las proteínas que condensan al DNA no han sido del todo identificadas (pseudohistonas)

Cromosoma bacteriano

• Dentro del nucleoide
• ADNdc
• Circular
• Condensado (superenrollado).
• Haploide (único).
• De 1 Mb a 6 Mb.
• La bacteria más pequeña tiene 140 Kb (Carsonella ruddi).
• Genoma E. coli 4.6 Mb

dc=doble cadena

¿Hay bacterias con más de un cromosoma? SI

Deinococcus radiodurans

• Resistente a la radiación
• 4 moléculas de ADN

• 2 cromosomas principales
• 1 megaplásmido
• 1 plásmido

Deinococcus radiodurans. Michel Daly. 2003. Wikimedia. Dominio público,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=157172

Casos de bacterias con múltiples cromosomas…

Vibrio cholera

• Agente etiológico del cólera

• Dos cromosomas circulares:
• 2.961.146 pb
• 1.072.314 pb,

• Ambos codifican para 3.885 ORF´s

Heidelberg et al., 2000

¿Todas las bacterias tienen cromosomas circulares? No, aquí ejemplos de bacterias con cromosomas lineales

Streptomyces spp.

Borrelia burgdorferi

Borrelia burgdoferi- Centers for Disease Control and Prevention´s Public Healt Image Library. 1993. Dominio Público. Wikipedia.

Streptomyces sp. 2006. Sin autor. Dominio Público. Wikipedia

Contenido del Genoma

• Cromosoma principal
• Plásmidos
• Bacteriófagos
• Elementos genéticos móviles

¿Qué son los plásmidos?

• Moléculas pequeñas de ADN circular.
• Se replican de forma autónoma e independiente a la del cromosoma principal.
• Se pueden integrar al cromosoma principal bacteriano.
• Tamaño variable (2,000 a 100,000 pb).
• Ayudan a la adaptación de la bacteria.
• No esenciales para la supervivencia, pero pueden conferir ventajas selectivas.

Algunas funciones de los plásmidos...

Mecanismos de Transferencia

Conjugación: Mediada por pili codificados en el plásmido (e.g., plásmido F de E. coli). Transformación natural: Algunas bacterias pueden incorporar plásmidos libres del ambiente. Transducción: Transferencia por medio de fagos, menos común para plásmidos.

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• Cromosoma principal
• Plásmidos
• Bacteriófagos
• Elementos genéticos móviles

Contenido del Genoma

¿Qué son los bacteriófagos?

Bacteriófagos (o fagos) son virus que infectan exclusivamente a bacterias. Están compuestos por un genoma (ADN o ARN) y una cápside proteica. Pueden ser altamente específicos para ciertas especies bacterianas.

Ciclos de vida: lítico vs lisogénico

Los profagos como parte del genoma bacteriano...

En muchas bacterias, los profagos forman parte del contenido genético estable. Representan una fuente de variabilidad genética, adaptación y evolución. A veces se activan en condiciones de estrés y reentran al ciclo lítico.

Importancia funcional...

• Otros ejemplos...

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• Cromosoma principal
• Plásmidos
• Bacteriófagos
• Elementos genéticos móviles

Contenido del Genoma

¿Qué son los elementos genéticos móviles?

Son secuencias de ADN que pueden moverse dentro del genoma bacteriano o entre diferentes genomas, contribuyendo a la plasticidad genética y a la evolución bacteriana. Pueden encontrarse en el cromosoma, plásmidos o incluso en profagos.

Transposones (Tn)

También llamados “genes saltarines”. Secuencias de ADN que se insertan en distintas regiones del genoma. Tienen genes para su movilidad (transposasa) y a menudo genes accesorios, como de resistencia a antibióticos. Ejemplo: Tn3, que porta el gen bla (resistencia a ampicilina).

Formas más simples de transposones. Contienen solo el gen de la transposasa y secuencias repetidas invertidas. No portan genes accesorios.

IS (Insertion sequences)

Sistemas genéticos que capturan y expresan genes, sobre todo genes de resistencia a antibióticos, a través de cassettes génicos. Compuestos por:

• Gen intI (integrasa)
• Sitio de integración (attI)
• Promotor para expresión de los genes insertados.

Frecuentemente asociados a transposones y plásmidos → clave en diseminación de resistencia.

Integrones

Islas Genómicas

Las islas de patogenicidad (o pathogenicity islands, PAIs) son un tipo especializado de isla genómica que contiene genes que confieren virulencia a bacterias patógenas. Estas islas no están presentes en cepas no patógenas de la misma especie, lo que indica que fueron adquiridas por transferencia horizontal (vía fagos, plásmidos o conjugación).

🦠 ¿Cómo funcionan las islas de patogenicidad?

Se insertan en sitios específicos del cromosoma, comúnmente cerca de genes de tRNA. Están flanqueadas por secuencias repetidas directas (DR), lo que sugiere eventos de recombinación. Contienen a menudo genes int (integrasa) o elementos móviles (IS), que facilitan su movilidad.

Codifican factores de virulencia...

Las PAIs contienen grupos de genes que trabajan coordinadamente para: 🧷 Adherencia a células del hospedero (pili, fimbrias) 🧪 Secreción de toxinas 🧬 Sistemas de secreción tipo III o IV para inyectar efectores directamente en células hospedadoras 🛡️ Evasión del sistema inmune

Ejemplos

🔬 Relevancia biomédica

Las PAIs son objetivos clave para el diseño de vacunas y terapias antimicrobianas. Su presencia puede usarse como marcador diagnóstico para identificar cepas virulentas. En la evolución bacteriana, han sido fundamentales para el surgimiento de patógenos emergentes.

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