9.1.2 CONJUGACIÓN

La conjugación es la transferencia de DNA de una donadora a una receptora, mediante contacto físico directo entre las células

tipos de células acopladas en las bacterias

a. Donadora –es consecuencia de la presencia en dicha célula de una pieza extra de DNA, llamada factor F, factor de fertilidad o factor sexual. El factor F es una pieza circular de DNA que es capaz replicar en forma autónoma en la célula. Las piezas de DNA extra-cromosomal que pueden replicar autónomamente, reciben el nombre genérico de plásmidos. El factor F posee los genes necesarios tanto para su replicación como para su habilidad de transferir DNA a la célula receptora. Una de las cosas que el  factor F codifica es la capacidad de producir una estructura llamada pilus sexual (pilus F) sobre la superficie de la bacteria. El factor F no es el único plásmido que puede mediar la  conjugación pero generalmente se toma como modelo.

b. Receptora – La capacidad de actuar como receptora es consecuencia de la carencia de esta célula del factor F.

Estados fisiológicos del factor F a. (F+) Autónomo – El factor F en este estado lleva solamente aquellos genes necesarios para su replicación y para la transferencia de DNA. No hay genes cromosomales asociados con el factor F en las cepas F+. En los cruces del tipo F+ X F- el F- se convierte en F+ mientras que F+ permanece como F+. Por lo tanto, el factor F es infeccioso. Por otra parte, solamente se presenta un bajo nivel de transferencia de los genes cromosomales de la donadora. b. (Hfr) Integrado - En este estado el factor F se encuentra integrado en el cromosoma bacteriano, vía un evento de recombinación En los cruces del tipo Hfr X F- el F- raramente se convierte en Hfr y la célula Hfr permanece como tal. En éste caso existe una alta frecuencia de transferencia de los genes cromosomales del donador

c. Autónomo con genes cromosomales (F') - En este estadio el factor F es autónomo, pero ahora contiene algunos genes cromosomales. Los factores F' se producen por escisión del factor F de una Hfr, Ocasionalmente, cuando el factor F se escinde del cromosoma Hfr, los genes del donador localizados en cada lado del factor F pueden escindir junto con el factor F generando una F'. Los factores F' se denominan dependiendo de los genes cromosomales que contienen. En los cruces del tipo F' X F- el F- se convierte a F' mientras que F' permance como tal. Por otra parte esta bacteria presenta una alta frecuencia de transferencia de aquellos genes cromosomales se encuentran en el F' y presenta una baja frecuencia de transferencia de otros genes cromosomales del donador.

Mecanismo de la conjugación.

Cruces F⁺ X F^- 

-Formación del par - La punta del pilus sexual se pone en contacto con la  receptora y formandose un puente de conjugación entre las dos células. Es a través de este puente que el DNA pasará del donador al receptor. De tal forma que el DNA queda protegido de las nucleasas ambientales. Los pares de acoplamiento o mating pairs pueden ser separados por fuerzas tan simples como la agitación y así la conjugación se puede interrumpir. Consecuentemente, los pares de apareamiento permanecen asociados solamente por un tiempo corto.

-Transferencia del DNA – El DNA del plásmido se corta en un sitio específico llamado origen de la transferencia y se replica mediante un mecanismo de círculo rodante. Una sola cadena de DNA pasa a través del puente de conjugación y entra a la receptora donde la segunda cadena se replica.

Este proceso explica los cruces característicos F⁺ X F^-. La receptora se convierte en F⁺, la donadora permanece como F⁺ y presenta una baja frecuencia de transferencia de los  genes cromosomales del donador, realmente no hay transferencia de los genes cromosomales del donador. Sin embargo en la práctica, existe un bajo nivel de transferencia de los genes cromosomales del donador en tales cruces.

Cruces F' X F^-

-Formación del Par

- Transferencia del DNA - Este proceso es similar al cruce F⁺ X F^-. Sin embargo, debido a que el F' lleva algunos genes cromosomales estos también van a ser transferidos.

- Recombinación homóloga. No es necesaria aunque puede ocurrir.

Este mecanismo explica las características de los cruces F' X F^-. El F- se convierte en F', el F' permanece como tal y la se presenta una alta frecuencia de transferencia de los genes del donador que van en el F' pero una baja frecuencia de transferencia de otros genes cromosomales del donador.

Importancia – Entre las bacterias Gram negativas esta es la forma principal en que se transfieren los genes. La transferencia puede ocurrir entre diferentes especies bacterianas. La transferencia de resistencia múltiple a los antibióticos por conjugación ha llegado a ser un problema relevante en el tratamiento de ciertas enfermedades bacterianas. Debido a que la célula receptora se convierte en donadora después de la transferencia del plásmido, es fácil ver por qué un gen de resistencia a los antibióticos que va en un plásmido puede rápidamente convertir una población sensible de bacterias en una resistente.

Las bacterias Gram positivas también tienen plásmidos que llevan genes de resistencia múltiple a los antibióticos, El mecanismo de conjugación en las bacterias Gram + es diferente al de las Gram -. En las bacterias Gram + el donador produce un material adhesivo el cual causa agregación con el receptor y el DNA se transfiere.