Todo lo que siempre has querido saber sobre plásmidos.

Ya he hablado anteriormente sobre ellos , pero en esta ocasión vamos a verlos de una manera más general de forma que cualquiera, sin tener demasiados conocimientos, tras leerse esta entrada pueda presumir de saber qué es un plásmido.


Básicamente son pequeñas cadenas de ADN circular que se encuentra casi únicamente en bacterias. Se diferencian del genoma bacteriano, no sólo en el tamaño que es mucho menor, sino que además no contienen genes vitales para la bacteria, se replican independientemente del genoma y por supuesto no llevan proteínas asociadas.

En realidad esta pequeña descripción es cómo siempre muy general, ya que existen plásmidos integrados en el genoma, plásmios que otorgan resistencia a antibióticos, y otros que les permiten llevar a cabo sus principales ciclos vitales, cómo las simbiosis en Rhizobium. Por lo cual aunque no porten genes "vitales" para el metabolismo o la replicación, no dejan de ser casi indispensables.

Respecto a la clasificación, en wikipedia podéis ver que hacen una clasificación según función:

Plásmidos de fertilidad: los cuales contienen tra-genes, son capaces de conjugarse.

Plásmidos de resistencia: los cuales contienen genes que pueden constituir resistencia contra antibióticos o venenos. Históricamente conocidos como Factores R, antes de que se entendiera la naturaleza de los plásmidos.

Col-plásmidos: los cuales contienen genes que codifican (determinan la producción de) colinas y proteínas que pueden matar a otra bacteria.

Plásmidos degradativos: los cuales habilitan la digestión de sustancias inusuales como tolueno o ácido salicílico.

Plásmidos virulentos: los cuales convierten la bacteria en un patógeno.

Realmente considero que la función no la determina al plásmido, sino que en la mayoría de los casos es la bacteria la que determina esa función, además de existir plásmidos con varias funciones a la vez. Incluso funciones no nombradas cómo la que ocupan los plásmidos simbióticos. Por ello vamos a dar esta clasificación mucho más general.

Respecto a su estabilidad en la bacteria Tenemos:

• Plásmidos estables: También llamados de amplio espectro, tienen capacidad de replicarse y por lo tanto mantenerse en el tiempo dentro de las bacterias.
• Plásmidos inestables: Llamados habitualmente "plásmidos suicidas" se trata de plásmidos que aunque puedan mantenerse estructuralmente dentro de la bacteria, son incapaces de replicarse por lo que terminan desapareciendo.

Respecto a la capacidad de transferencia entre distintas bacterias:

• tra^- : Cuando la frecuencia de conjugación es menor que 10^-9 los plásmidos no suelen salir para pasar de una bacteria a otra
• tra⁺: Son plásmidos con una alta frecuencia de conjugación, pasan fácilmente de unas bacterias a otras

Un aspecto relacionado con la transferencia es la movilidad. Existen unos plásmidos llamados " helper plasmid" que pueden obligar a algunos plásmidos tra^- a moverse, respecto a esta caracteristica podemos encontrar:

• Mob⁺: Plasmido tra^- que adquiere capacidad de movimiento gracias un plásmido helper
• Mob^-: Plasmido tra^- que no adquiere capacidad transferencia ni siquiera en presencia de plásmidos helper

Podríamos añadir algunas características más cómo el número de copias que tiene el plásmido o su tamaño para seguir clasificando. Pero con esas características dadas arriba uno ya puede presumir y opinar en la discoteca sobre mutagenesis dirigida !

Los plásmidos suicidas son quizás los más importantes para la manipulación genética en bacterias. La razón es muy simple, cuando se realiza una mutagénesis dirigida se busca que un trozo de adn se integre en el genoma de la bacteria objetivo. Ya sea en uno de sus plásmidos o en el genoma. Para ello lo ideal es introducir un transposón (fragmento de ADN que salta y se integra donde primero pilla) en un plásmido suicida, equipar este plásmido con capacidad de moverse y conjugar para que se reparta entre todas las bacterias y esperar a que una vez repartido se suicide enviando el transposón a la bacteria.

Dicho metafóricamente el transposón es un naufrago y el plásmido suicida un barco que se hunde. Nuestro objetivo consiste en que este naufrago salte a otro barco (plásmido) o llegue a la isla y se integre (genoma). Estos transposones suelen llevar dentro algún gen de resistencia a antibióticos, con el objetivo de poder hacer una selección positiva. A la colonia de bacterias se la tratará con un antibiótico, y sólo las que tengan el transposón en sus plásmidos estables o en su genoma sobrevivirán.

Tenemos por ejemplo el transposón llamado Tn5, que se ha usado desde casi los principios de la ingeniería genética. Este transposón saltaba al genoma al azar provocando mutantes auxótrofos. En estos mutantes Tn5 había inutilizado los genes sobre los que "saltaba" lo cual ayudaba a descubrir la función de estos.

Más tarde se equipó a Tn5 con una región mob, Convirtiendose en Tn5-mob. Con ello al saltar este transposón a otros plásmidos Mob^- conseguia hacerlos transferibles. Y por último se consiguió equipar al transposón Tn5, con lo último convirtiendose en Tn5-mob-sac.

El Tn5-mob-sac se construyó usando un Tn5-B13 (plasmido pJQ18). Los sac son un grupo de dos transposones (sac B y sac R) genes de bacillus, una bacteria Gram positiva. sac-B es una levansacarasa, sac R es un regulador de Sac B.

Todo esto puede sonar raro, pero implica lo siguiente. Cuando Tm5-mob-sac se integra en una bacteria Gram negativa, los genes sac empiezan a actuar, si en el medio de esta pobre bacteria hay sacarosa esta empezará a entrar dentro de la desgraciada Gram negativa y sacB convertirá la sacarosa en levanos, los levanos son incapaces de atravesar las membranas gruesas sin ayuda de proteínas de transporte.

Existe una diferencia fundamental entre bacterias Gram negativas y Gram positivas, y es su membrana. En el caso de las positivas cuentan con muchísimas estructuras proteicas para expulsar distintos compuestos, en el caso de las negativas...digamos que no tienen tantas estructuras, se conforman con tener una membrana muy muy gruesa, lo cual las protege de algunos peligros exteriores, pero en este caso no las protege de los "peligros interiores"

En este momento ya podéis imaginar lo que lo que debe estar sintiendo nuestra amiga la Gram negativa, algo así cómo aquel de Seven que sufrió el pecado capital de la gula

Todos estos métodos nos permiten usar los plásmidos para hacer "selecciones positivas", mutar, construir genotecas, identificar la función de distintos genes... En definitiva, conseguir mucho más rápidamente objetivos. Objetivos que van desde la utilización de biofertilizantes mucho más efectivos que ahorran miles de millones anualmente, a la manipulación de plantas y animales, y un largo etc..

Sociedad de Gram negativas dixit