Transferência Horizontal de Genes

A transferência horizontal de genes é o movimento de material genético entre organismos que não seja por herança de pais para filhos, um processo que torna os genomas bacterianos notavelmente dinâmicos.

Definition

A transferência horizontal de genes é a aquisição de material genético por um organismo de uma fonte diferente de seu progenitor, englobando transformação, transdução e conjugação em procariotos.

Scope

Este tópico aborda os três principais mecanismos de transferência de genes procarióticos: transformação natural, na qual as células absorvem DNA livre; transdução, na qual bacteriófagos transportam DNA entre as células; e conjugação, na qual o DNA passa por contato direto célula a célula. Também aborda a recombinação do DNA transferido e as consequências evolutivas e aplicadas do fluxo gênico entre microrganismos.

Core questions

• Quais são os principais mecanismos pelos quais as bactérias trocam DNA?
• Como o DNA transferido é incorporado de forma estável no genoma receptor?
• Por que a transferência horizontal de genes acelera a evolução microbiana?
• Como a transferência de genes contribui para a disseminação da resistência e virulência?

Key concepts

• Transformação natural e competência
• Transdução por bacteriófagos
• Conjugação e o fator F
• Recombinação homóloga de DNA transferido
• Fluxo gênico e evolução microbiana

Key theories

Mecanismos de troca genética

As bactérias adquirem genes por transformação, transdução e conjugação, três rotas distintas que permitem que o DNA se mova entre as células e seja incorporado por recombinação, proporcionando variação independente da herança vertical.

Mechanisms

Na transformação, células competentes absorvem DNA livre do ambiente e o integram por recombinação. Na transdução, um bacteriófago empacota o DNA do hospedeiro e o entrega a uma nova célula durante a infecção. Na conjugação, uma célula doadora transfere DNA, frequentemente um plasmídeo, para uma célula receptora através de um apêndice especializado e contato direto. Em cada caso, o DNA de entrada pode ser mantido em um plasmídeo ou recombinado no cromossomo.

Clinical relevance

A transferência horizontal de genes é uma rota importante para a disseminação de resistência a antibióticos e genes de virulência entre bactérias, inclusive entre diferentes espécies, e também é explorada como uma ferramenta para introduzir DNA em microrganismos em pesquisa e biotecnologia.

History

Os experimentos de transformação de Frederick Griffith em 1928 e a posterior identificação do DNA como o princípio transformador, juntamente com a descoberta da conjugação por Lederberg e Tatum em 1946 e a descrição da transdução, estabeleceram que as bactérias trocam genes por vários mecanismos distintos.

Key figures

• Frederick Griffith
• Joshua Lederberg
• Edward Tatum

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Como a transferência horizontal de genes difere da herança normal?

A herança normal, ou vertical, transmite genes de uma célula parental para sua prole durante a reprodução. A transferência horizontal de genes move genes entre organismos que não são pais e prole, de modo que uma bactéria pode adquirir novos genes de células não relacionadas.