Coniugazione batterica

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Meccanismo della coniugazione batterica:
1) La cellula F+ produce il pilo coniugativo
2) Il pilo coniugativo aggancia la cellula F- e le due cellule si avvicinano
3) Il plasmide F viene tagliato e uno dei due filamenti viene trasferito alla cellula F- attraverso il pilo coniugativo
4) Entrambe le cellule sintetizzano il filamento mancante del plasmide F e producono un pilo coniugativo.

La coniugazione batterica è un processo con il quale una cellula batterica trasferisce porzioni di DNA ad un'altra tramite un contatto cellula-cellula. Il fenomeno può così portare al verificarsi di ricombinazione genetica nei batteri. I segmenti di materiale genico trasferibile, che si trovano liberi nel citoplasma del batterio, sono detti plasmidi: sono di forma circolare e capaci di replicarsi in modo indipendente dal cromosoma batterico. Tra i principali si hanno il plasmide F e il plasmide r.

È stato scoperto che non tutte le cellule batteriche si comportano allo stesso modo nel trasferimento del fattore F da cellula a cellula, ma che alcune di loro si comportano da donatori, altre da riceventi. Le cellule donatrici sono quelle che hanno il fattore F, chiamate F+, le riceventi sono sprovviste del fattore, chiamate F-. Il fattore F viene trasmesso grazie alla sintesi, a partire da geni contenuti sullo stesso plasmide, di piccole estroflessioni, dette pili, che prendono contatto con una cellula ricevente, avvicinandola e rendendo possibile il passaggio del materiale genico attraverso un poro; viene trasferito un solo filamento del DNA. Un filamento del DNA circolare del plasmide viene tagliato e un filamento parentale viene trasferito nella cellula ricevente. Si attiva quindi nel donatore la replicazione del DNA mediante il meccanismo a cerchio rotante, che porterà al rimpiazzamento del filamento che è stato trasferito. Nello stesso tempo, un filamento complementare al filamento donato viene sintetizzato nel ricevente a completare la molecola di acido nucleico nel ricevente.

È stata scoperta in seguito l'esistenza di un derivato di F+, la cellula HFR (high frequency of recombination), che ha il fattore F integrato nel cromosoma. Il cromosoma Hfr, inizialmente circolare, si apre e viene trasferito alla cellula F- secondo una modalità lineare. L'apertura e il trasferimento hanno inizio da un punto particolare situato ad un'estremità del fattore F integrato, chiamato origine. Quanto più un gene è lontano dall'origine, tanto più tardivo sarà il momento in cui passa all'interno di F-. Vi sono alte probabilità che il processo si interrompa prima che tutto il cromosoma sia trasferito in F-, comportando il non trasferimento del fattore F che si trova alla fine del cromosoma.

La coniugazione è stata alla base della costruzione delle prime mappe geniche sfruttando il tempo d'ingresso dei geni nella cellula ricevente o la frequenza di ricombinazione dei geni contenuti sul DNA coniugato.

Processi di coniugazione possono essere anche indotti artificialmente per creare ceppi artificiali (ingegneria genetica); i trasferimenti possono interessare anche alcune specie di eucarioti anche se per loro non è un processo naturale.

Fattore F[modifica | modifica sorgente]

Il fattore F è un plasmide particolare formato da un DNA circolare a doppio filamento lungo 94,5 kb. capace di replicarsi automamente. Esso presenta:

  • una regione chiamata TRA operon, costituita dai geni che codificano per il pilo coniugativo;
  • una regione oriT, sta per origine di trasferimento, cioè il punto in cui si realizza un'interruzione di una delle due eliche e inizia il trasferimento;
  • una regione inc, sta per incompatibilità, dove è localizzata l'origine di replicazione. Se due plasmidi hanno la stessa regione inc non possono coesistere nella stessa cellula;
  • trasposoni

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]