Batteri: trasferimento dell'informazione genetica

TRASDUZIONE: trasferimento genico mediato da un virus batteriofago lambda, visibile solamente al microscopio elettronico.

1a tappa) Le fimbrie del batteriofago si legano alla parete del batterio, grazie a degli antirecettori che riconoscono specifici siti di adesione sulla parete cellulare.

2a tappa) La piastra aderisce alla parete del batterio. Viene liberato un enzima, detto lisozima, che va a ledere il peptidoglicano che costituisce la parete batterica.

3a tappa) La coda si contrae ed il DNA del virus viene spinto all'interno del DNA batterico.

 

Batteriofago

 

A questo punto il DNA virale può seguire due vie, una prima chiamata ciclo litico ed una seconda detta ciclo lisogeno.

 

CICLO LITICO: il DNA si replica, vengono sintetizzati RNA e proteine virali; queste ultime si uniscono fra loro (si assemblano) per formare nuovi virus, nella cui testa si inserisce il genoma virale neoformato. Ogni batterio infettato da virus si trasforma così in una fabbrica di nuove unità virali. Al termine del processo, il batterio va incontro a lisi e a liberazione dei virus, che vanno poi ad infettare altri batteri.

 

CICLO LISOGENO: quando il virus infetta il batterio il suo DNA va ad integrarsi nel DNA batterico.

I fagi che hanno un ciclo lisogeno vengono chiamati virus temperati, perché il loro DNA si integra nel cromosoma batterico e come esso si comporta; di conseguenza, viene trasferito alle nuove generazioni senza determinare alcun danno per il batterio. Questo stato di quiescenza può essere tuttavia spezzato da stimoli opportuni (raggi UV, stress ecc.); in queste situazioni il DNA virale si può staccare (excidere), passando dal ciclo lisogeno a quello litico.

 

Ciclo Litico e Ciclo Lisogeno

 

Il fago lambda, che può dare sia cicli di tipo litico che cicli di tipo lisogeno, dà vita a due tipi di trasduzione; una chiamata generalizzata, che avviene in seguito ad un ciclo litico, e una seconda, detta specializzata, che si manifesta nel passaggio dal ciclo lisogeno a quello litico.

TRASDUZIONE GENERALIZZATA: durante il ciclo litico nella testa del virus possono essere incorporati frammenti di DNA batterico. Si forma una popolazione mista con fagi che contengono i geni virali di origine, e fagi con DNA batterico; questi ultimi possono poi inoculare i geni batterici in un nuovo batterio, così, il DNA inoculato si fonde con quello batterico. Questo tipo di trasduzione si definisce generalizzata perché qualsiasi gene del batterio donatore può essere trasferito al batterio ricevente.

TRASDUZIONE SPECIALIZZATA: il DNA virale integrato nel ciclo lisogeno prende il nome di PROVIRUS. Quando dal ciclo lisogeno si passa a quello litico, questo frammento di DNA donatore si spezza. Alcune volte (evento raro) il distacco non avviene negli stessi siti in cui si è saldato, ma in zone leggermente sfalsate; tale frammento, pertanto, avrà perso una porzione di DNA virale ed acquisito alcune sequenze di DNA batterico. Si formano così nuovi virus che nella testa portano DNA ibrido e che, infettando nuovi batteri, trasferiscono determinati e specifici geni batterici (da cui specializzata).

Esiste un meccanismo chiamato conversione lisogenica, dove il DNA virale integrato nel DNA batterico (che tendenzialmente è silente) può esporre alcune proteine, che in genere sono delle tossine. Esistono in natura tossine batteriche dovute all'espressione di geni virali.

 

TRASPOSIZIONE: sia il cromosoma batterico che i plasmidi contengono degli elementi chiamati trasponibili, che sono cioè in grado di spostarsi (traslocazione) da una regione all'altra del genoma, oppure dal plasmide al genoma, oppure da un plasmide all'altro all'interno della stessa cellula batterica. In genere, quando un elemento trasponibile si sposta, una determinata sequenza rimane sia nel sito di origine, sia in quello dov'è stata asportata. Esistono diversi tipi di elementi trasponibili:

-sequenze di inserzione: contengono un gene che codifica per un enzima che favorisce la trasposizione (traspotasi).

-trasposoni: più complessi delle precedenti, alle due estremità 3' e 5' contengono due sequenze IS (di inserzione) e all'interno geni per la resistenza agli antibiotici (tetraciclina, penicillina, cloramfenicolo...)

-elementi invertibili: sono simili ai trasposoni ma mantengono la capacità di invertire i trasposoni.

 

Multiresistenza agli antibiotici: meccanismi che avvengono frequentemente negli ospedali e a livello intestinale. Un batterio, attraverso la coniugazione, trasmette la resistenza ad un batterio, già resistente ad un altro antibiotico, su doppio plasmide. Il nuovo batterio con doppia resistenza va incontro a trasposizione, cioè la doppia resistenza si integra all'interno dello stesso plasmide e trasmette la caratteristica ad altri batteri.


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