Cromosoma bacteriano y plásmidos

Una bacteria generalmente porta la mayoría de sus genes en un único cromosoma, usualmente circular, que se compacta en una región densa denominada nucleoide, y también puede portar plásmidos, moléculas de ADN más pequeñas que se replican de forma independiente. El cromosoma contiene los genes esenciales que una célula necesita para vivir, mientras que los plásmidos a menudo portan genes accesorios, incluidos los de resistencia a antibióticos y virulencia, que pueden moverse entre células.

Definition

El cromosoma bacteriano es el genoma principal de la célula, generalmente una única molécula de ADN circular condensada en el nucleoide; un plásmido es una molécula de ADN más pequeña, que se replica de forma autónoma, que porta genes accesorios y es distinta del cromosoma.

Scope

Este tema aborda cómo se organiza y empaqueta el genoma bacteriano, la distinción entre el ADN cromosómico y el extracromosómico (plásmido), la replicación y el mantenimiento de los plásmidos, y el papel de los plásmidos como elementos genéticos móviles y accesorios. Es una visión general de referencia sobre estructura y función, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo se organiza y compacta un cromosoma bacteriano en el nucleoide?
• ¿Qué distingue el ADN cromosómico del ADN plasmídico?
• ¿Cómo se replican los plásmidos y se mantienen estables en una población en división?
• ¿Qué tipos de funciones accesorias suelen portar los plásmidos?

Key concepts

• Cromosoma bacteriano circular
• Nucleoide y compactación cromosómica
• Superenrollamiento y proteínas asociadas al nucleoide
• Plásmido y replicón
• Origen de replicación
• Número de copias del plásmido e incompatibilidad
• Sistemas de mantenimiento toxina-antitoxina
• Genes accesorios (resistencia y virulencia)

Mechanisms

La mayoría de los genomas bacterianos se organizan como un único cromosoma circular que es varias órdenes de magnitud más largo que la célula, por lo que se pliega en bucles superenrollados y es organizado por proteínas asociadas al nucleoide y maquinaria similar a la condensina en el nucleoide, según la revisión de Wang y colaboradores. Los plásmidos son replicones separados: cada uno porta su propio origen y se replica independientemente del cromosoma, con el número de copias y los grupos de incompatibilidad determinados por el sistema de control de replicación. La herencia estable de plásmidos de bajo número de copias se refuerza mediante sistemas de partición y mediante la eliminación post-segregacional a través de loci de toxina-antitoxina, que Gerdes y colaboradores describen como un mecanismo que mata selectivamente a las células hijas que pierden el plásmido. Los plásmidos y elementos móviles relacionados actúan como genomas accesorios que pueden propagar genes, como los determinantes de resistencia a antibióticos, entre poblaciones.

Clinical relevance

Los plásmidos son un vehículo principal para la propagación de la resistencia antimicrobiana y ciertos genes de virulencia entre bacterias, razón por la cual su biología es fundamental para comprender la epidemiología de la resistencia. Esta entrada explica la biología del cromosoma y del plásmido a nivel mecanicista y no constituye una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento.

History

El término plásmido fue introducido por Joshua Lederberg en 1952 para denotar determinantes hereditarios extracromosómicos, y trabajos posteriores establecieron los plásmidos como replicones autónomos. El reconocimiento de que los plásmidos portan genes de resistencia transferibles, y posteriormente estudios a escala genómica y de imagen de la organización del nucleoide, revisados por Wang y colaboradores, refinaron la imagen moderna de un cromosoma estructurado acompañado de un genoma accesorio móvil.

Key figures

• Joshua Lederberg
• Stanley Cohen
• Kenn Gerdes

Seminal works

• wang-2013
• smillie-2010
• frost-2005

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre un cromosoma y un plásmido?

El cromosoma porta los genes esenciales para la vida y es usualmente una única molécula circular grande, mientras que un plásmido es una molécula de ADN más pequeña, que se replica de forma independiente, que porta genes accesorios, a menudo transferibles.

¿Por qué son importantes los plásmidos para la resistencia a antibióticos?

Muchos genes de resistencia se localizan en plásmidos que pueden ser copiados y transferidos entre bacterias, permitiendo que la resistencia se propague rápidamente a través y entre las poblaciones bacterianas.