Introdução à Genética
Transdução generalizada
Existem dois tipos de transdução: generalizada e especializada. Os fagos
de transdução generalizada conseguem carrear qualquer parte do cromossomo bacteriano, enquanto os fagos de transdução especializada carreiam apenas determinadas partes específicas.
CONCEITO-CHAVE Os fagos virulentos não conseguem se tornar profagos; eles se replicam e
lisam uma célula imediatamente. Os fagos temperados conseguem existir dentro da célula
bacteriana como profagos, possibilitando que seus hospedeiros sobrevivam como bactérias
lisogênicas; eles também são capazes de, ocasionalmente, lisar a bactéria.
Transdução generalizada
Por meio de quais mecanismos um fago consegue realizar a transdução generalizada? Em 1965, H. Ikeda e J. Tomizawa lançaram luz sobre essa questão em alguns experimentos sobre o fago P1 de E. coli. Eles descobriram que, quando uma célula doadora é lisada por P1, o cromossomo bacteriano é rompido em pequenos fragmentos. Ocasionalmente, as partículas de fagos recentemente formadas incorporam, de modo errôneo, um fragmento do DNA bacteriano dentro de uma cabeça de fago, não no DNA do fago. Esse evento é a origem do fago transdutor.
Um fago que carreia o DNA bacteriano consegue infectar outra célula.
Em seguida, aquele DNA bacteriano pode ser incorporado dentro do
cromossomo da célula receptora por meio de recombinação (Figura 5.29). Tendo em vista que os genes em quaisquer das partes cortadas do genoma hospedeiro podem ser transduzidos, esse tipo de transdução é necessariamente do tipo generalizado.
Ambos os fagos, P1 e P22, pertencem a um grupo de fagos que
demonstra transdução generalizada. O DNA de P22 é inserido no cromossomo hospedeiro, enquanto o DNA de P1 permanece livre, como um grande plasmídio. Entretanto, ambos transduzem por meio do enchimento defeituoso da cabeça.
A transdução generalizada pode ser utilizada para a obtenção de
informações sobre ligação bacteriana quando os genes estão suficientemente próximos para que o fago possa captá-los e transduzi-los em um único fragmento de DNA. Por exemplo, suponha que desejamos encontrar a distância de ligação entre met e arg em E. coli. Cultivamos o fago P1 em uma linhagem doadora met+ arg+ e em seguida possibilitamos que os fagos P1 da lise dessa linhagem infectem uma linhagem met— arg—. Primeiramente, é selecionado um alelo doador, digamos, met+. Em seguida, é medida a porcentagem de colônias met+ que também são arg+. As linhagens transduzidas para ambos, met+ e arg+, são denominadas cotransdutantes. Quanto maior a frequência de cotransdução, mais próximos dois marcadores genéticos precisam estar (o oposto da maior parte das medidas de mapeamento). Os valores de ligação normalmente são
expressos como frequências de cotransdução (Figura 5.30).
Ao utilizar uma extensão dessa abordagem, podemos estimar o tamanho
do fragmento do cromossomo hospedeiro que um fago consegue captar, assim como no tipo de experimento a seguir, que utiliza o fago P1:
doador leu+ thr+ azir → receptor leu— thr— azis
Nesse experimento, o fago P1 cultivado na linhagem doadora leu+ thr+ azir infecta a linhagem receptora leu— thr— azis. A estratégia é selecionar um ou mais alelos doadores na receptora e em seguida testar esses transdutantes em relação à presença dos alelos não selecionados. Os resultados estão
resumidos na Tabela 5.3. O experimento 1 na Tabela 5.3 nos informa que leu está relativamente próximo de azi e distante de thr, restando-nos duas possibilidades:
O experimento 2 nos informa que leu está mais próximo de thr do que azi está e, assim, o mapa tem de ser:
Ao selecionar thr+ e leu+ juntos nos fagos transdutores no experimento 3, observamos que o fragmento transduzido de material genético nunca inclui o locus azi, tendo em vista que a cabeça do fago não consegue carrear um fragmento de DNA tão grande quanto aquele. P1 somente consegue cotransduzir genes com distância inferior a aproximadamente 1,5 minuto no mapa cromossômico de E. coli.
FIGURA 5.29 Um fago recentemente formado capta DNA do cromossomo de sua célula hospedeira (parte superior) e em seguida injeta-o em uma célula nova (parte inferior à direita). O DNA injetado insere-se no cromossomo do novo hospedeiro por meio de recombinação (parte inferior à esquerda). Na realidade, apenas uma minoria muito pequena da progênie de fagos (1 em 10.000) carreia genes doadores.