1. Genética Bacteriana – in vivo Transformação Genética
O que é transformação genética?
Processo pelo qual o DNA na forma livre é incorporado
1. Transformação Genética por uma célula receptora
2. Transdução Resultado: esta célula pode vir a apresentar alterações
genéticas
3. Conjugação
Qual foi o evento que permitiu a descoberta da capacidade de
transformação genética pelas bactérias? E qual foi sua
conseqüência?
Fred Griffith (1928)
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Fred Griffith 1928 DNA é o “Princípio Transformante”
Quando ocorreu a demonstração e comprovação de que o DNA
Fred Griffith 1928 e a “metamorfose” das células é o material genético das células e é responsável pela
Streptococcus pneumoniae transformação bacteriana?
Linhagens virulentas SIII (capsuladas) Dawson e Sai (1931)
• Descobriram um método de transformar as células R em
Linhagens avirulentas R (mutantes SII – sem cápsula)
SIII no tubo de ensaio (sem o camundongo)
DNA é o material genético das células Alloway (1932)
• Tentou isolar e purificar o “princípio transformante”
1941 Griffith morre num ataque aéreo na Inglaterra! • Problema: difícil reprodução do experimento
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Teste de Flutuação de Luria e Delbrück (1943) Avery, MacLeod e McCarty (1944)
Quais foram as duas hipóteses vigentes sobre o “princípio Quando ocorreu a demonstração e comprovação de que o DNA
transformante”? é o material genético das células e é responsável pela
transformação bacteriana?
1. O organismo é capaz de se adaptar a um ambiente
Avery, MacLeod e McCarty (1944)
modificado e de passar esta característica a seus
• Isolaram o DNA, RNA, proteínas, lipídios e carboidratos
descendentes Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) das células tipo SIII e inocularam em placas contendo as
2. O organismo pode, com uma pequena probabilidade, células R
• Somente o DNA foi capaz de transformar as células R em
sofrer uma mutação qualquer, sendo a mutação
SIII (virulentas)
independente das condições ambientais.
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2. Genética Bacteriana – in vivo Transformação Genética
Transformação Genética
Competência
O que é competência de uma célula?
Captação do DNA
Capacidade de captar uma molécula de DNA
Integração do DNA transformante
É regulada por proteínas responsáveis pela captação e
Competência Induzida
• Íons de Ca e baixa temperatura
processamento do DNA
• Eletroporação
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Transformação Genética - Competência Natural Transformação Genética - Competência Natural
Quais são estas proteínas e como elas atuam?
Exemplos de competência natural
Proteínas de ligação do DNA, associadas à MP
Bacillus: 20% das células se tornam competentes e assim
Nucleases
permanecem por várias horas
As células produzem um peptídeo e tornam-se
Streptococcus: 100% se torna competente, por poucos
competentes quando este peptídeo atinge uma determinada
minutos, durante o ciclo celular
concentração
Proteína ComA ativadora de vários genes
Proteína ComP quinase sensora: reguladora de resposta
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Transformação Genética – Captação do DNA Sub-reino Eubacteria
Como ocorre a Captação do DNA?
Retém o
Há diferenças entre as bactérias corante de
Gram
Na maioria dos casos, Gram- (na forma de fita simples) e
Gram + (fita dupla)
Como é a captação do DNA nas bactérias Gram –
DNA fita dupla é degradado na forma de fita simples no
espaço periplasmático
Somente a fita simples é transportada ao citoplasma
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3. Sub-reino Eubacteria Sub-reino Eubacteria
Parede Celular de Gram -
Parede Celular de Gram + e o ácido teicóico
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Sub-reino Eubacteria Transformação Genética – Captação do DNA
Peptideoglicano Gram + Peptideoglicano Gram - Como é a captação do DNA nas bactérias Gram +
DNA é captado na forma de fita dupla
A fita complementar é degradada no processo
O que ocorre durante a transformação?
Inicialmente, as células competentes ligam-se ao DNA de
maneira reversível
Posteriormente, a ligação torna-se irreversível
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Transformação Genética – Captação do DNA Transformação Genética – Integração do DNA
O DNA transformante liga-se à superfície da célula por meio de uma
Algumas características das célula competente?
proteína de ligação ao DNA
Aumento de 1000x na capacidade de se ligar ao DNA
O fragmento de dupla fita é captado
exógeno
Ou uma nuclease passa a degradar uma das fitas enquanto a fita
São incorporados fragmentos de DNA restante é captada
• Há competição entre os fragmentos Após a captação, DNA associa-se a uma proteína RecA
Protege da degradação de nucleases
O DNA é integrado ao genoma por meio de recombinação
São pequenos fragmentos, raramente são transferidos plasmídeos
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4. Transformação – Competência Induzida Transformação – Competência Induzida
É possível induzir a competência de uma célula bacteriana? Choque Térmico
Choque Térmico Elevada concentração de íons de Ca (CaCl2): desestabiliza
Eletroporação a membrana celular
Baixa temperatura: aumenta a porosidade da parede
Este método permite a captação de DNA plasmidial
Baixa eficiência, porém é mais barato
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Transformação – Competência Induzida
Eletroporação
As células são submetidas a um pulso elétrico que provoca
a formação de poros na membrana
Permite a passagem de DNA fita dupla
Método mais eficiente que o choque térmico, porém mais
caro. Depende do eletroporador
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