Genes de Resistencia y Transferencia Horizontal de Genes

Muchos rasgos de resistencia a antibióticos no se heredan solo verticalmente, sino que se encuentran en fragmentos móviles de ADN que se desplazan entre bacterias, incluso entre especies. La transferencia horizontal de genes —por conjugación, transformación y transducción— combinada con elementos genéticos móviles como plásmidos, transposones e integrones, permite que los genes de resistencia se propaguen rápidamente a través de las poblaciones microbianas.

Definition

La transferencia horizontal de genes es el movimiento de material genético entre bacterias por medios distintos a la herencia vertical; en el contexto de la resistencia, denota la propagación de genes de resistencia transportados en elementos genéticos móviles mediante conjugación, transformación o transducción.

Scope

Este tema abarca los genes de resistencia que circulan como carga móvil y los vehículos y procesos genéticos que los desplazan: plásmidos, transposones, secuencias de inserción, integrones y casetes de genes, y las tres rutas clásicas de transferencia horizontal. Complementa el tema de base genética, que aborda la resistencia cromosómica y mutacional. El tratamiento es microbiológico y genético, más que clínico.

Core questions

• ¿Cómo se mueven los genes de resistencia entre bacterias de la misma o diferente especie?
• ¿Qué papel desempeñan los plásmidos, transposones e integrones en la captura y propagación de la resistencia?
• ¿En qué se diferencian la conjugación, la transformación y la transducción como rutas de transferencia?
• ¿Por qué la movilidad acelera la diseminación de la resistencia en comparación con la mutación sola?

Key concepts

• Conjugación
• Transformación
• Transducción
• Plásmidos
• Transposones y secuencias de inserción
• Integrones y casetes de genes
• Elementos genéticos móviles
• Regiones de resistencia a múltiples fármacos

Mechanisms

Los genes de resistencia se propagan por tres rutas clásicas de transferencia. En la conjugación, el ADN —a menudo un plásmido autotransmisible— pasa de un donante a un receptor a través del contacto directo célula a célula; en la transformación, una célula capta ADN libre de su entorno; y en la transducción, un bacteriófago transporta ADN bacteriano de un huésped a otro. Los elementos genéticos móviles empaquetan y concentran los genes de resistencia para su transferencia: los plásmidos sirven como vehículos replicantes, los transposones y las secuencias de inserción reubican genes dentro y entre replicones, y los integrones capturan casetes de genes móviles y los organizan bajo un promotor compartido. Estos elementos con frecuencia agregan múltiples genes de resistencia en regiones compactas de resistencia a múltiples fármacos, de modo que un único evento de transferencia puede conferir resistencia a varias clases de fármacos a la vez (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011).

Clinical relevance

La transferencia horizontal explica por qué la resistencia puede aparecer repentinamente en un organismo previamente susceptible y por qué los brotes de bacterias multirresistentes pueden compartir elementos de resistencia idénticos; este es un conocimiento de referencia para comprender la propagación y la vigilancia de la resistencia. La entrada describe la biología de la transferencia de genes y no es una base para prescripciones de tratamiento o control de infecciones.

Epidemiology

Los elementos de resistencia móviles circulan ampliamente entre bacterias ambientales, comensales y patógenas, y plásmidos y casetes portadores de integrones idénticos o estrechamente relacionados reaparecen en diferentes continentes. Esta movilidad, actuando sobre un antiguo reservorio de genes de resistencia, permite que los determinantes se diseminen mucho más rápido de lo que predeciría una mutación independiente (Davies & Davies, 2010; Partridge et al., 2018).

Evidence & guidelines

La descripción de los elementos móviles y las rutas de transferencia aquí sigue revisiones ampliamente citadas sobre la genética de la resistencia (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011; Munita & Arias, 2016). La entrada es educativa y no proporciona pautas clínicas ni de control de infecciones.

History

La transferibilidad de la resistencia fue reconocida a mediados del siglo XX cuando se observó que la resistencia pasaba entre bacterias entéricas en plásmidos transmisibles, entonces llamados factores R. Las décadas subsiguientes caracterizaron los transposones, las secuencias de inserción y los integrones como la maquinaria modular que captura y reorganiza los genes de resistencia, estableciendo la transferencia horizontal como una fuerza central en la evolución de la resistencia a múltiples fármacos (Partridge, 2011; Davies & Davies, 2010).

Key figures

• Sally R. Partridge
• Julian Davies
• Cesar A. Arias

Seminal works

• partridge-2018
• partridge-2011
• davies-davies-2010

Frequently asked questions

¿Cuáles son las tres formas en que las bacterias transfieren genes de resistencia horizontalmente?

Conjugación (transferencia directa a través del contacto celular, a menudo de un plásmido), transformación (captación de ADN libre del entorno) y transducción (transferencia por un bacteriófago).

¿Por qué son importantes los integrones y los plásmidos para la resistencia?

Capturan y transportan múltiples genes de resistencia juntos, de modo que un único evento de transferencia puede mover la resistencia a varias clases de antibióticos a la vez, acelerando la propagación de la multirresistencia.