31
PLASMÍDEOS Bárbara Nazly Crisvania Nascimento Hemilly Rayanne UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO- UPE GRUPO DE RESISTÊNCIA MICROBIANA- UPE/ UFRPE

Plasmídeos- Genética Bacteriana

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOSBárbara Nazly

Crisvania Nascimento

Hemilly Rayanne

UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO- UPE

GRUPO DE RESISTÊNCIA MICROBIANA- UPE/ UFRPE

Page 2: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Definição: Elementos genéticos móveis extracromossômico que se replicam de maneira

autônoma e autocontrolada;

• Encontrados em eucariotos, arqueas e bactérias;

• Bactérias com cromossomo circular – plasmídeos circulares;

• Bactérias com cromossomo linear - plasmídeos lineares;

• Plasmídeos pequenos – 1-10 kb;

• Plasmídeos maiores – 50-100 kb;

• Em geral carregam genes não essenciais para a sobrevivência da bactéria.

Page 3: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Em qualquer tipo a replicação se inicia em um ponto específico, a origem de replicação (oriV);

• A origem de replicação determina várias das propriedades dos plasmídeos, como a amplitude de hospedeiro e o número de cópias;

Mecanismo de replicação

Replicação do tipo teta Círculo rolante

Page 4: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Replicação do tipo teta:

Depende de proteínas que reconheçam a oriV;

A abertura das fitas na oriV é seguida da montagem de duas forquilhas de replicação;

Unidirecional ou bidirecional;

Alguns plasmídeos possuem sítios para a ligação da proteína DnaA na oriV;

Essa proteína inicia a replicação do plasmídeo, juntamente com a replicação do cromossomo;

Proteínas Rep (ligam-se a oriV e iniciam a replicação);

Em geral, próximo ao sitio de ligação das proteínas Rep, está uma região rica em A-T, quefavorece a abertura das fitas.

Page 5: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Page 6: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Replicação por círculo rolante:

A proteína de replicação se liga ao sítio da origem e cliva umas das fitas;

Ligando-se a extremidade 5’;

A extremidade 3’ livre gerada serve de iniciador para a replicação pela DNA polimerase III;

A proteína de replicação então cliva novamente a nova oriV gerada, gerando um DNA fita

simples circular;

Este processo pode se repete várias vezes, sempre gerando novos DNAs fita simples

circulares

Page 7: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Page 8: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Todos os plasmídeos têm que controlar o seu número de cópias;

• O número de cópias de um plasmídeo por célula é definido por sua oriV;

• Plasmídeos com alto número de cópias (ColE1), tendem a reprimir sua replicação

somente quando atingem um determinado número de cópias – Plasmídeos relaxados;

• Plasmídeos com baixo número de cópias (F), exercem controle maior quanto ao início da

replicação;

• Alguns são dependentes de DnaA para a sua replicação, seja sozinha ou associada a

proteína Rep.

Page 9: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Classificação – Propriedade de transferência

1. Plasmídeos conjugativos

2. Plasmídeos não- conjugativos

Page 10: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Plasmídeos Conjugativos

Medeiam a conjugação;

São grandes;

Possuem os genes necessários à

sua replicação autônoma e para

transferência de DNA. Ex:

genes para o pilus sexual.

Page 11: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Page 12: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Page 13: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Plasmídeos não-conjugativos

Não medeiam a conjugação;

São menores;

Não possuem um ou mais genes necessários para a transferência de DNA;

IMPORTANTE: Um plasmídeo não-conjugativo pode ser transferido por conjugação se a

célula já abriga um plasmídeo conjugativo.

Page 14: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Sistemas de partição e manutenção

Garantem que pelo menos uma cópia do plasmídeo seja segregada para cada

célula-filha após a divisão celular.

Plasmídeos de alto número de cópias – distribuição aleatória para a células-

filhas – Não há mecanismos específicos para a segregação eficiente.

Plasmídeos de apenas uma cópia (F, P1 e R1) codificam o sistema parS - genes

parA e parB, que codificam proteínas envolvidas na segregação dos plasmídeos.

Page 15: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• Sistemas de partição e manutenção

Sistema TOXINA X ANTITOXINA

TOXINA = Estável ANTITOXINA = Instável

Page 16: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Grupos de Incompatibilidade:

• Alguns plasmídeos interferem na estabilidade de outros;

• Incompatibilidade: Impossibilidade de dois plasmídeos se propagarem estavelmente na

mesma linhagem;

• Interferência nos sistemas de replicação ou partição Perda plasmidial;

• Centenas de grupos de incompatibilidade já foram descritos.

Page 17: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOSGrupos de Incompatibilidade:

• Dois plasmídeos com sistemas de replicação iguais será reconhecido pelo sistema de

controle de número de cópias como o mesmo.

• Dois plasmídeos distintos com o mesmo sistema de partição pode não ser distribuído de

forma equitativa;

Page 18: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Incompatibilidade e conjugação:

• Os sistemas de transferência plasmidial (genes tra) estão relacionados aos sistemas de

incompatibilidade;

• Sistema de exclusão de entrada (entry exclusion - Eex): Impede a entrada de outro

plasmídeo de mesmo tipo na bactéria → Evita o contato inicial ou inibe a entrada do

DNA;

• Plasmídeos promíscuos (Exs: IncW, IncP e IncN).

Page 19: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• PARTIÇÃO

Partição é um processo ativo, funcionalmente equivalente a

mitose, necessária aos plasmídeos de baixo número de

cópias para garantir a distribuição regular de suas cópias

para as células filhas;

Page 20: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• PARTIÇÃO

Todos esses plasmídeos possuem um módulo de partição específica

que compreende três elementos:

1. um de atuação cis (sítio cetrômero-like) = matriz de sequencia

repetida - parS;

2. dois genes: parA (codifica para uma ATPase) e parB (codifica a

proteína de ligação ao centrômero).

Page 21: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• PARTIÇÃO

Fig.1 A. Partição de plasmídeos F e pB171 utilizados em estudos de incompatibilidade.

Page 22: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• PARTIÇÃO

O evento que define

partição em movimento

é o conjunto de parB em

parS para formar um

complexo partição em

cada réplica plasmídeo.

Polimerização

parA

ParA

actina-like

ATPase

Page 23: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• INCOMPATIBILIDADE

O termo refere-se geralmente à instabilidade recíproca dos plasmídeos

portadores do mesmo centrômero, mas também foi estendido para a

instabilidade causada por um excesso de uma ou de outra proteína

partição;

IMPORTANTE! Evitar um desequilíbrio ou excesso de parA e/ou parB é

indicado pelo arranjo do operon e da auto-regulação da sua transcrição por uma

ou ambas as proteínas.

Page 24: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• PARTIÇÃO INCOMPATIBILIDADE

Uma sugestão alternativa, diz que centrômeros adicionais privam plasmídeos

da parB necessária para a partição, por competir pela proteína, foi proferida

implausível pela constatação de que a expressão do gene par é autoregulada e

deve, assim, compensar para qualquer déficit.

Page 25: Plasmídeos- Genética Bacteriana

• PARTIÇÃO INCOMPATIBILIDADEUm modelo mais robusto baseia-se na ideia de que os complexos de

partição de um dado par tem especificidade uns com os outros, e são postos

em prática pelo seu aparelho de partição cognato, independentemente do

replicon onde eles estão situados.

Dois plasmídeos incompatíveis expõem seus centrômeros ou

complexos de centrómero para o outro, permitindo a formação de

misturas, bem como pares afins. Pares mistos são orientadas em qualquer

direção com igual probabilidade, de modo que o aparelho de partição

segrega os seus plasmídeos aleatoriamente.

Page 26: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

• PARTIÇÃO INCOMPATIBILIDADE

Há boas evidências de que os complexos de partição pode emparelhar

plasmídeos;

O emparelhamento preferencial de centrômeros irmãos sugerida como explicação

para a estabilidade do plasmídeo dicêntrico, implicaria que o agrupamento de

complexos de partição é limitada.

No entanto, a incompatibilidade e afinidades de parB, por centrômeros,completa e reduzida foram totalmente consistentes com o emparelhamento

misto, e isso tem mantido seu status como o modelo preferido.

Page 27: Plasmídeos- Genética Bacteriana

OriV

Amplitude de hospedeiros

Número de cópias

Estabilidade Sistemas de

Partição e

Manutenção

Page 28: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Modelos de partição plasmidial:

• Plasmídeos de alto número de cópias são estavelmente mantidos por segregação

randômica;

• Plasmídeos de baixo número de cópias possuem sistemas gênicos de partição ativa;

• Segundo Bouet et al (2007) o modelo do pareamento misto é o mais aceito como passo

necessário para a partição plasmidial.

Page 29: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Modelos de partição e incompatibilidade:

• Problemas no pareamento misto;

• Distribuição aleatória de plasmídeos durante a divisão celular/ Posicionamento

perturbado;

Page 30: Plasmídeos- Genética Bacteriana

PLASMÍDEOS

Conclusões:

• Três modelos de incompatibilidade com base no centrômero (Pareamento misto é o mais

aceito);

• Modelo alternativo (Pareamento indireto).

Page 31: Plasmídeos- Genética Bacteriana

OBRIGADA!