dibujo Esquemático de la conjugación bacteriana.

diagrama de conjugación

  1. La célula donante produce pilus.
  2. Pilus se une a la célula receptora y une las dos células.
  3. el plásmido móvil se corta y una sola hebra de ADN se transfiere a la célula receptora.
  4. ambas células sintetizan una hebra complementaria para producir un plásmido circular de doble cadena y también reproducen pili; ambas células ahora son donantes viables para el factor F.,

el plásmido F es un episoma (un plásmido que puede integrarse en el cromosoma bacteriano por recombinación homóloga) con una longitud de aproximadamente 100 kb. Lleva su propio origen de replicación, el oriV, y un origen de transferencia, u oriT. Solo puede haber una copia del plásmido F en una bacteria dada, ya sea libre o integrada, y las bacterias que poseen una copia se llaman F-positivo o F-plus (denotado F+). Las células que carecen de plásmidos F Se llaman F-negativo o f-menos (F -) y como tales pueden funcionar como células receptoras.,

entre otra información genética, el plásmido F lleva un locus tra y trb, que juntos tienen aproximadamente 33 kb de largo y consisten en aproximadamente 40 genes. El locus tra incluye el gen pilin y los genes reguladores, que juntos forman pili en la superficie celular. El locus también incluye los genes de las proteínas que se adhieren a la superficie de las bacterias F e inician la conjugación. Aunque hay cierto debate sobre el mecanismo exacto de conjugación, parece que los pili no son las estructuras a través de las cuales ocurre el intercambio de ADN., Esto se ha demostrado en experimentos donde a los pilus se les permite hacer contacto, pero luego son desnaturalizados con SDS y, sin embargo, la transformación del ADN continúa. Varias proteínas codificadas en el locus tra o trb parecen abrir un canal entre las bacterias y se cree que la enzima traD, ubicada en la base del pilus, inicia la fusión de la membrana.

Cuando la conjugación es iniciada por una señal, la enzima relaxasa crea una muesca en una de las hebras del plásmido conjugativo en el oriT. Relaxase puede trabajar solo o en un complejo de más de una docena de proteínas conocidas colectivamente como un relaxosoma., En el sistema f-plásmido la enzima relaxasa se llama TraI y el relaxosoma consiste en TraI, TraY, TraM y el factor huésped integrado IHF. La hebra mellada, o hebra en T, se desenrolla de la hebra ininterrumpida y se transfiere a la célula receptora en una dirección de 5′-terminal a 3′-terminal. La cadena restante se replica independientemente de la acción conjugativa (replicación vegetativa que comienza en el oriV) o en concierto con la conjugación (replicación conjugativa similar a la replicación del círculo rodante del fago lambda)., La replicación conjugativa puede requerir un segundo nick antes de que pueda ocurrir una transferencia exitosa. Un informe reciente afirma haber inhibido la conjugación con productos químicos que imitan un paso intermedio de este segundo evento de robo.

1.Las secuencias de inserción (amarillas) tanto en el plásmido del factor F como en el cromosoma tienen secuencias similares, lo que permite que el factor F se inserte en el genoma de la célula. Esto se llama recombinación homóloga y crea una célula Hfr (alta frecuencia de recombinación). 2.,La célula Hfr forma un pilus y se une a una célula F receptora. 3.Se crea una muesca en una hebra del cromosoma de la célula Hfr. 4.El ADN comienza a ser transferido de la célula Hfr a la célula receptora mientras que la segunda cadena de su cromosoma está siendo replicada. 5.El pilus se separa de la célula receptora y se retrae. La célula Hfr idealmente quiere transferir todo su genoma a la célula receptora. Sin embargo, debido a su gran tamaño y la incapacidad de mantenerse en contacto con la célula receptora, no es capaz de hacerlo. 6.a. la célula F permanece F-porque no se recibió toda la secuencia del factor F., Dado que no se produjo una recombinación homóloga, el ADN que se transfirió se degrada por enzimas. b. en casos muy raros, el factor F se transferirá completamente y la célula F Se convertirá en una célula Hfr.

si el plásmido F que se transfiere se ha integrado previamente en el genoma del donante (produciendo una cepa Hfr), parte del ADN cromosómico del donante también puede transferirse con el ADN plásmido. La cantidad de ADN cromosómico que se transfiere depende de cuánto tiempo las dos bacterias conjugantes permanecen en contacto. En cepas comunes de laboratorio de E., coli la transferencia de todo el cromosoma bacteriano tarda unos 100 minutos. El ADN transferido se puede integrar en el genoma receptor a través de la recombinación homóloga.

Un cultivo celular que contiene en su población células con plásmidos F no integrados generalmente también contiene algunas células que han integrado accidentalmente sus plásmidos. Son estas células las responsables de las transferencias de genes cromosómicos de baja frecuencia que ocurren en tales cultivos. Algunas cepas de bacterias con un plásmido F integrado se pueden aislar y cultivar en cultivo puro., Debido a que tales cepas transfieren genes cromosómicos de manera muy eficiente, se les llama Hfr (alta frecuencia de recombinación). El genoma de E. coli fue mapeado originalmente por experimentos de apareamiento interrumpidos en los que varias células Hfr en el proceso de conjugación fueron esquiladas de los receptores después de menos de 100 minutos (inicialmente utilizando una licuadora Waring). Luego se investigaron los genes que se transfirieron.

desde la integración del plásmido F en la E., el cromosoma coli es una ocurrencia espontánea rara, y dado que los numerosos genes que promueven la transferencia de ADN están en el genoma del plásmido en lugar del genoma bacteriano, se ha argumentado que la transferencia génica bacteriana conjugativa, como ocurre en el sistema Hfr de E. coli, no es una adaptación evolutiva del huésped bacteriano, ni es probablemente ancestral al sexo eucariótico.

zigogénesis espontánea en E. coli

Además de la conjugación bacteriana clásica descrita anteriormente para E., coli, una forma de conjugación conocida como cigogénesis espontánea (Z-apareamiento para abreviar) se observa en ciertas cepas de E. coli. En el apareamiento Z hay una mezcla genética completa, y se forman diploides inestables que desprenden células fenotípicamente haploides, de las cuales algunas muestran un fenotipo parental y algunas son verdaderas recombinantes.