Batt - PLASMIDI + ciclo litico e lisogeno + CONIUGAZIONE

Question 1

CROMONEMA

Answer 1

1. 1 SOLO cromosoma (=> ad ogni MUTAZIONE (dovute principalmente ad errori nella replicazione => il che vuol dire che il batterio ha GENI MUTATORI che producono forma difettosa della DNA-pol) ne ho l’immediata espressione fenotipica e ho un controllo facilitato di alcune funzioni potendo agire direttamente su attivazione/disattivazione dei promotori).
2. NO ISTONI.
3. UNITà TRASCRIZIONALI MULTICITSRONICHE = OPERON (geni per proteine funzionalmente correlata sono legati insieme).
4. NO sequenza ridondanti.
5. SEQUENZE CODIFICATRICI su ENTRAMBI i FILAMENTI.
6. NO INTRONI => NO SPLICING (ho colinearità tra geni e sequenze proteine).
7. PLASMIDI = unità genetiche accessorie extracromosomiche.

Question 2

PLASMIDI

Answer 2

Molecola di DNA BICATENARIO CIRCOLARE molto più piccola del cromonema.
NON HA FUNZIONI INDISPENSABILI ALLA SOPRAVVIVENZA DEL BATTERIO.
Un batterio può avere PIù plasmidi, i più grossi in singola copia, mentre i più piccoli possono essere in coppia.
Possiedo Ori (punti origine replicazione) che codificano per strutture atte alla loro duplicazione e codificano per prodotti utili alla SOPRAVVIENZA in PARTICOLARI CONDIZIONI/NICCHIE.
+ produzione TOSSINE -> plasmide di VIRULENZA.
+ PILI o altre ADESINE -> plasmide di VIRULENZA.
+ ENZIMI per ANTIBIOTICORESISTENZA -> FATTORI/plasmidi R.
+ BATTERIOCINE (per uccidere altri batteri) -> plasmide Col.
+ SIDEROFORI BATTERICI (accumulo intracellulare di Fe3+) -> plasmidi METABOLICI.

PLASMIDI CONIUGATIVI (F)
Possiedono geni TRA (trasferimento) che codificano per prodotti che determinano CONTATTO tra CELLULE e TRAFERIMENTO PLASMIDE tramite il PONTE CONIUGATIVO (questa è una trasmissione orizzontale, che può poi diventare verticale visto che questo batterio donerà questo plasmide alle figlie).
Plasmidi F possono anche facilitare trasferimento plasmidi NON coniugativi e MOBILIZZARE CROMONEMA (CONIUIGAZIONE) a cui si INTEGRA.

EPISOMI = plasmidi non coniugativi che si sono integrati al cromonema.

Question 3

ELEMENTI TRASPONIBILI

Answer 3

Sequenze di materiale genetico in grado si TRASLOCARE NEI LIMITI del BATTERIO.
Presenti sia su CROMONEMA che su PLASMIDI e la traslocazione può essere c->c, p->p e anche cp.
Prima di traslocare TUTTI gli elementi DUPLICANO -> nella sede d’origine resta il pezzo originale.
L’INSERZIONE degli elementi comporta parziale digestione del DNA bersaglio con EFFETTO MUTAGENO che, se non è letale (=> non interessa geni essenziali alla sopravvivenza), permette al bersaglio di perdere funzione originale e acquisire facoltà di produrre prodotti connessi alla nuova quota di info.

1. SEQUENZE INSERZIONE (IS)
2. TRASPOSONI (TN)
3. ELEMENTI INVERTIBILI

Question 4

IS

800-2000 coppie di basi

Answer 4

Negli estremi hanno corte SEQUENZE RIPETUTE in cui le sequenze si susseguono in ordine invertito (non sempre) -> palindromi e che permettono INSERZIONE e LEGAME con bersaglio.
Hanno SOLO EFFETTO MUTAGENO -> NON contengono geni per produrre nulla se non il loro trasferimento e l’inserzione.

5’– TGATC || GCGTATCG || GENI per TRASPOSIZIONE || CGATACGC || TGATC –3’
3’– ACTAG || CGCATAGC || GENI per TRASPOSIZIONE || GCTATGCG || ACTAG –5’
|| IS ||
Le sequenze che ‘chiudono’ IS sono le sequenze invertite ripetute.
Le sequenze all’inizio e alla fine sono SEQUENZE DIRETTE RIPETUTE (5’– TGATC, …)

Question 5

TRASPOSONI

>2000 copie

Answer 5

Presenta ad ogni estremo 1 IS + ulteriore SEQUENZA di BASI DIRETTE RIPETUTE.
IS codifica per enzimi per il trasferimento, mentre CORE contiene numerosi enzimi che INATTIVANO FARMACI ANTIBATTERICI => ANTIBIOTICORESISTENZA => PLASMIDE R.

5’– TGATC || IS || CORE || IS || TGATC –3’
3’– ACTAG || IS || CORE || IS || ACTAG –5’
|| TRASPOSONE ||

TRASPOSONI CONIUGATIVI -> producono sostanze che ne permettono trasferimento CONIUGATIVO tra celLula di specie NON STRETTAMENTE CORRELATE.

Question 6

ELEMENTI INVERTIBILI (EI)

Answer 6

Simili al trasposone, in più hanno geni per TRASLOCARE -> codificano per DNA-INVERTASI che INVERTE ORIENTAMENTE dell’elemento nella sua SEDE ORIGINALE.

-EI- -> -IE-

es.
Variazione di fase nella composizione antigenica del flagello.
In particolare nei batteri genere salmonella che hanno nel cromonema 2 unità trascrizionali che codificano per FLAGELLINA H1 e FLAGELLINA H2 che si attivano a turno (fase1 e fase2) per SOTTRATRSI alla RISPOSTA IMMUNITARIA dell’OSPITE.
Unità trascrizionale H2 ha: promotore in un EI il cui prodotto è un DNA-invertasi detta HIN + gene che codifica per repressore del promotore H1.
=> quando EI H2 è nella giusta direzione, promotore H2 produce flagellina H2 e l’inibitore di H1.
Quando arriva il giusto stimolo, EI ruota con blocco produzione flagellina H2 e stop produzione inibitore H1 => si attiva produzione flagellina H1.

Question 7

TRASFERIMENTO INTERCELLULARE del MATERIALE GENETICO

Answer 7

Attraverso 3 meccanismi:

1. TRASFORMAZIONE -> batteri assumono DNA presente nell’AMBIENTE.
2. TRASDUZIONE -> trasferimento OCCASIONALE di geni batterici da una cellula all’altra tramite BATTERIOFAGI.
3. CONIUGAZIONE -> trasferimento DIRETTO di materiale genico tramite contatto cellula-cellula e l’intervento del PLASMIDE F.
4. e 3. sono trasferimenti genetici che avvengono per ERRORE.
   Il trasferimento interessa, in tutti i casi, SOLO una PARTE del cromonema ed avviene UNIDIREZIONALMENTE (c’è una cellula DONATRICE ed una ACCETTRICE che diventa MEROZIGOTE perchè il trasferimento è PARZIALE (altrimenti si arriverebbe ad una condizione di diploidia))

ESOGENOTE = frammento di DNA donato dalla DONATRICE. NON è in gradi di replicare autonomamente => o si integra in un OPERON oppure resta nell’ACCETTRICE incapace di replicare => incapace di trasmettersi alla prole.
Questo non vale per 3. perchè plasmide F ha tutto l’occorrente per trasferirsi e replicare.

ENDOGENETE = DNA del RICEVENTE.

Question 8

TRASFORMAZIONE

Answer 8

Gram+

• Streptococchi
• Bacillus

Gram-

• Neissera gonorrea
• Acinetobacter
• Moraxella
• Haemophilus influenzae/parainfluenza
• Pseudomonas stutzen

Un batterio trasformante è in uno stato detto COMPETENZA -> la sua memb., normalmente impermeabile, presente PORO TRANSITORIO per passaggio DNA.
La cellula competente GRAM+ libera FATTORE di COMPETENZA che il suo recettore presenta sulla cellula stessa e su altre. La via di segnalazione del recettore deprime alcuni geni e promuove la produzione di 8-10 proteine che permettono trasformazione:
+ AUTOLISINA -> digerisce parete per esporre memb.
+ DNA-BINDING-PROTEIN -> si trovano sulla memb. e legano DNA bicatenario.
+ NUCLEASI PARTICOLARI.
Il DNA BICATENARIO (deve provenire dalla stessa specie o da specie affini => avere ampie zone di omologia con DNA ricevente) presente nell’ambiente cine catturato da DBP, uno dei filamenti digerito dalle nucleasi e l’altro introdotto ed incorporato in uno dei filamenti cromonema ricevente che presenti le zone di omologia -> si forma ETERODUPLEX.
Nei GRAM- lo stato di competenza viene indotto da particolare condizioni ambientali e non dal fattore.
Artificialmente possono introdurre DNA esogeno tramite replicon artificiale e, se serve, una sua ricombinazione attraverso artifizi sperimentali.

Question 9

TRASDUZIONE

Answer 9

è il risultato di ERRORI nella replicazione dei BATTERIOFAGI (virus che infettano i batteri).
Questi penetrati nel bersaglio possono dare:
+ CICLO LITICO -> fago sfrutta metabolismi batterici per replicarsi, fare sintesi proteica dell’involucro e assemblare virioni che fuoriescono dalla cellula tramite la lisi della stessa.
TRASDUZIONE GENERALIZZATA -> ERRORE: replicazione DNA FAGICO attraverso ROLLING CIRCLE produce copie del genoma che rimangono a lungo unite, CONCATAMERI che vengono poi tagliati da nucleasi che possono accidentalmente e casualmente tagliare pezzi di genoma batterico che vengono impacchettati nei nuovi capsidi -> particelle trasducenti, il dna batterico deve ovviamente trovare condizioni idonee alla sua integrazione nel genoma virale oppure non verrà duplicato e quindi non verrà ereditato dalle figlie.
+ CICLO LISOFENO -> FAGI TEMPERATI si INTEGRANO nel genoma ospite (nelle sequenze di omologia) per poi rimanere SILENTI, per la presenza di REPRESORE dell’espressione delle info fagiche, e REPLICARSI PASSIVAMENTE ad ogni replicazione ospite. In seguito a SPECIFICI STIMOLI il PROFAGO (fago integrato) si separa dal genoma ospite e avvia il ciclo litico.
TRASDUZIONE SPECIALIZZATA -> ERRORE: durante DEINTEGRAZIONE del genoma ospite, coinvolge solo porzioni adiacenti al sito inserzione, il distacco avviene in ZONE SFALSATE rispetto a quelle originali con PERDITA materiale virale e ACQUISIZIONE materiale batterico. Spesso la perdita determina l’impossibilità da parte del virione neoformante di avviare ciclo litico, se invece i virioni mantengono capacità replicative e di sintesi capside posso avviare il ciclo litico e prendono nome di PARTICELLE FAGICHE DEFETTIVE.

CONVERSIONE LISOGENICA
Quando il DNA profago NON viene completamente represso => c’è produzione di prodotti virali che influenzano FENOTIPO batterico.
Si pensa che i geni che sfuggono alla repressione originino da batteri con sui il fago ha fatto ricombinazione in eventi precedenti.
Diverse proprietà legate al POTERE PATOGENO dei batteri derivano da questo fenomeno:
- produzione di alcune tossine.
- presenza strutture adesiniche.
- antigeni particolari…

Question 10

CONIUGAZIONE

Answer 10

DIRETTO TRASFERIMENTO di materiale genetico tramite CONTATTO FISICO tra i batteri e la presenza di un PLASMIDE F.
Cellula con plasmide F -> cellula F+
Plasmide F:
+ 1/3 è occupato da almeno 13 geni TRA -> formano operon che codifica per PILO F e molecole necessarie alla replicazione plasmide con rolling circle.
+ Cluster di 4 IS.
+ 1/4 di mistero.
L’attacco dell’estremità libera del PILO F alla cellula F- (PONTE CONIUGATIVO) innesca replicazione del plasmide F a partire da OriT.
Estremità 5’ filamento tagliato entra nella F- dove avviene la sua replicazione => trasferimento e replicazione avvengono in contemporanea.

Raramente oltre al plasmide può esserci trasferimento di materiale genetico cromosomico.
Attraverso ricombinazione tra IS del plasmide e IS del cromonema posso avere l’integrazione del plasmide nel cromonema.
Cellula Hfr quando stabilisce contatto con F- innesca un processo che coinvolge TUTTO il cromonema.
MA ponte coniugativo è fragile => trasferimento cromonema è PARZIALE (ricevente non avrà diploidia).
Esogenote di DNA del cromonema nella ricevente può:
- Essere degradato da nucleasi.
- Può circolarizzarsi formando Plasmide F.
- Può ricombinarsi con ENDOGENOTE (DNA ricevente -> merozigote).