Genes de Resistência e Transferência Horizontal de Genes

Muitas características de resistência a antibióticos não são herdadas apenas verticalmente, mas são transportadas em pedaços móveis de DNA que se movem entre bactérias, mesmo entre espécies. A transferência horizontal de genes — por conjugação, transformação e transdução — combinada com elementos genéticos móveis, como plasmídeos, transposons e integrons, permite que os genes de resistência se espalhem rapidamente pelas populações microbianas.

Definition

A transferência horizontal de genes é o movimento de material genético entre bactérias que não seja por herança vertical; no contexto da resistência, denota a disseminação de genes de resistência transportados em elementos genéticos móveis por conjugação, transformação ou transdução.

Scope

Este tópico abrange os genes de resistência que circulam como carga móvel e os veículos e processos genéticos que os movem: plasmídeos, transposons, sequências de inserção, integrons e cassetes de genes, e as três rotas clássicas de transferência horizontal. Ele complementa o tópico de base genética, que aborda a resistência cromossômica e mutacional. O tratamento é microbiológico e genético, em vez de clínico.

Core questions

• Como os genes de resistência se movem entre bactérias da mesma ou de diferentes espécies?
• Que papéis os plasmídeos, transposons e integrons desempenham na captura e disseminação da resistência?
• Como a conjugação, transformação e transdução diferem como rotas de transferência?
• Por que a mobilidade acelera a disseminação da resistência em comparação com a mutação isolada?

Key concepts

• Conjugação
• Transformação
• Transdução
• Plasmídeos
• Transposons e sequências de inserção
• Integrons e cassetes de genes
• Elementos genéticos móveis
• Regiões de resistência a múltiplos fármacos

Mechanisms

Os genes de resistência se espalham por três rotas clássicas de transferência. Na conjugação, o DNA — frequentemente um plasmídeo autotransmissível — passa de um doador para um receptor através do contato direto célula a célula; na transformação, uma célula absorve DNA livre de seu ambiente; e na transdução, um bacteriófago transporta DNA bacteriano de um hospedeiro para outro. Elementos genéticos móveis empacotam e concentram genes de resistência para transferência: os plasmídeos servem como veículos replicantes, os transposons e as sequências de inserção realocam genes dentro e entre replicons, e os integrons capturam cassetes de genes móveis e os organizam sob um promotor compartilhado. Esses elementos frequentemente agregam múltiplos genes de resistência em regiões compactas de resistência a múltiplos fármacos, de modo que um único evento de transferência pode conferir resistência a várias classes de fármacos de uma só vez (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011).

Clinical relevance

A transferência horizontal explica por que a resistência pode aparecer subitamente em um organismo previamente suscetível e por que surtos de bactérias multirresistentes podem compartilhar elementos de resistência idênticos; este é um conhecimento de referência para a compreensão da disseminação e vigilância da resistência. A entrada descreve a biologia da transferência de genes e não é uma base para prescrições de tratamento ou controle de infecção.

Epidemiology

Elementos de resistência móveis circulam amplamente entre bactérias ambientais, comensais e patogênicas, e plasmídeos e cassetes carregados por integrons idênticos ou intimamente relacionados reaparecem em todos os continentes. Essa mobilidade, atuando em um antigo reservatório de genes de resistência, permite que os determinantes se disseminem muito mais rapidamente do que a mutação independente preveria (Davies & Davies, 2010; Partridge et al., 2018).

Evidence & guidelines

A descrição dos elementos móveis e das rotas de transferência aqui segue revisões amplamente citadas da genética da resistência (Partridge et al., 2018; Partridge, 2011; Munita & Arias, 2016). A entrada é educacional e não fornece diretrizes clínicas ou de controle de infecção.

History

A transferibilidade da resistência foi reconhecida em meados do século XX, quando se observou que a resistência passava entre bactérias entéricas em plasmídeos transmissíveis, então chamados de fatores R. Décadas subsequentes caracterizaram transposons, sequências de inserção e integrons como a maquinaria modular que captura e rearranja genes de resistência, estabelecendo a transferência horizontal como uma força central na evolução da resistência a múltiplos 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

Quais são as três formas pelas quais as bactérias transferem genes de resistência horizontalmente?

Conjugação (transferência direta por contato celular, frequentemente de um plasmídeo), transformação (captação de DNA livre do ambiente) e transdução (transferência por um bacteriófago).

Por que os integrons e plasmídeos são importantes para a resistência?

Eles capturam e transportam múltiplos genes de resistência juntos, de modo que um único evento de transferência pode mover a resistência a várias classes de antibióticos de uma só vez, acelerando a disseminação da resistência a múltiplos fármacos.