Episomas, plásmidos, secuencias de inserción y transposones

Los episomas, los plásmidos , las secuencias de inserción y los transposones son elementos de ADN (ácido desoxirribonucleico ) que pueden existir independientemente del ADN principal o genómico.

Un episoma es un elemento genético no esencial. Además de su existencia independiente, un episoma también puede existir como parte integrada del genoma del huésped de las bacterias . Se origina fuera del huésped, en un virus o en otra bacteria. Cuando se integra, se hace una nueva copia del episoma a medida que el cromosoma del huésped se replica. Como unidad autónoma, el material genético del episoma viral destruye la célula huésped al utilizar la maquinaria de replicación celular para hacer nuevas copias de sí mismo. Pero, al integrarse en el cromosoma bacteriano, se multiplican en la división celular y se transfieren a las células hijas. Otro tipo de episoma es el llamado factor F. El factor F es el mejor estudiado de los grupos de incompatibilidad que tienen la propiedad de la conjugación (la transferencia de material genético de una célula bacteriana a otra). El factor F puede existir en tres estados. F+ es el estado autónomo, extracromosómico. Hfr (o recombinación de alta frecuencia) se refiere a un factor que se ha integrado en el cromosoma del huésped. Por último, el estado F, o F prime, se refiere al factor cuando existe fuera del cromosoma, pero con una sección de ADN cromosómico unida a él. Un episoma se distingue de otras piezas de ADN extracromosómico, como los plásmidos, por su tamaño. Los episomas son grandes y tienen un peso molecular de al menos 62 kilobases.

En contraste con los episomas, un plásmido existe sólo como una pieza independiente de ADN. No es capaz de integrarse con el ADN cromosómico; lleva toda la información necesaria para su propia replicación. Para mantenerse, un plásmido debe dividirse al mismo ritmo que la bacteria huésped. Un plásmido suele ser más pequeño que un episoma y existe como una pieza circular cerrada de ADN de doble cadena. Un plásmido puede distinguirse fácilmente del ADN cromosómico mediante las técnicas de electroforesis en gel o centrifugación en gradiente de densidad boyante con cloruro de cesio. Además de la información necesaria para su replicación, un plásmido puede transportar prácticamente cualquier otro gen. Aunque no son necesarios para la supervivencia bacteriana, los plásmidos pueden transmitir una ventaja selectiva sobre la bacteria huésped. Por ejemplo, algunos plásmidos llevan genes que codifican la resistencia a ciertos antibióticos. Estos plásmidos se denominan factores de resistencia o R. Otros rasgos que portan los plásmidos son la degradación de macromoléculas complejas, la producción de bacteriocinas (moléculas que inhiben el crecimiento bacteriano o matan a las bacterias), la resistencia a diversos metales pesados o los factores patógenos necesarios para la infección de animales o plantas. Estos rasgos pueden transmitirse a otras bacterias, ya que algunos plásmidos (aunque no todos) también tienen la capacidad de promover la transferencia de su material genético, en un proceso llamado conjugación. La conjugación es un evento unidireccional: el ADN se transfiere de una bacteria (el donante) a otra (el receptor). Todos los plásmidos pertenecen a uno de los 30 o más grupos de incompatibilidad. Los grupos determinan qué plásmidos pueden coexistir en una célula bacteriana y ayudan a garantizar que se mantenga el número óptimo de copias de cada plásmido.

Los plásmidos se han explotado en la investigación de la biología molecular. La incorporación de genes en plásmidos, que mantienen un gran número de copias en una célula (los llamados plásmidos multicopia), permite expresar niveles más altos del producto génico. Estos plásmidos son también una buena fuente de ADN para la clonación.

Los transposones y las secuencias de inserción se conocen como elementos genéticos móviles. Aunque también pueden existir fuera del cromosoma, prefieren y están diseñados para integrarse en el cromosoma tras su movimiento de una célula a otra. Los transposones son interesantes para los investigadores por la información que proporcionan sobre la biología molecular básica y la evolución, así como por su uso como herramientas genéticas básicas. Los transposones contienen genes no relacionados con la transposición del material genético de una célula a otra. Por ejemplo, los transposones de clase 1 codifican genes de resistencia a los medicamentos. En cambio, las secuencias de inserción sólo codifican las funciones implicadas en su inserción en el ADN cromosómico. Tanto los transposones como las secuencias de inserción pueden inducir cambios en el ADN cromosómico al salir e insertarse, por lo que pueden generar mutaciones.

Véase también Bacterias; ADN (ácido desoxirribonucleico); Electroforesis; Genética microbiana