Elementos móviles de material genético.

El descubrimiento de los plásmidos en la década de los 70 supuso una revolución en el concepto de intercambio genético entre bacterias. Este concepto se amplió una década más tarde con la descripción de los primeros transposones y más recientemente, la presencia de integrones y de numerosas secuencias de inserción en las bacterias justifica la gran diseminación de genes de resistencia que hemos observado en los últimos años.

a. Secuencias de inserción

Son los elementos genéticos transponibles más sencillos. Tienen extremos inversamente repetidos que son reconocidos por una enzima responsable de la

transposición (transposasa) codificada por la porción central34_{. También son}

frecuentes en el genoma de los bacteriófagos y plásmidos.

b. Transposones

Los transposones, son fragmentos de DNA móviles, capaces de insertarse en distintos lugares dentro del cromosona bacteriano y “saltar” a otras localizaciones, incluyendo plásmidos o DNA de bacteriófagos. Dependen de la replicación de su huésped ya que son incapaces de replicarse autónomamente. Los transposones se clasifican en transposones compuestos o de clase 1, los cuales son segmentos de DNA flanqueados por dos secuencias de inserción iguales o muy similares de las cuales basta con que sólo una codifique una transposasa (TnpA) para llevar a cabo la transposición; y los transposones no compuestos o de clase 2, los cuales no tienen secuencias de inserción en los extremos y que se caracterizan por tener secuencias invertidas (inverted repeats, IR).

c. Integrones

Son estructuras sin capacidad de transposición “per se”. Están formados por tres elementos, necesarios para la captura y expresión de genes exógenos (genes cassette): un gen que codifica una integrasa (int), un punto de recombinación específico (att) y un promotor (Pant) para la expresión de los genes cassette

adyacentes. Los genes cassette son moléculas de DNA no replicativas que se encuentran como DNA circular libre y que se pueden encontrar también integrados en plásmidos o en el cromosoma. Aunque los genes estructurales presentes en los integrones son mayoritariamente genes de resistencia, también es

posible la integración de otro tipo de genes que probablemente no se observan con tanta frecuencia, porque no existe la presión selectiva necesaria para ponerlos de manifiesto53_.

d. Plásmidos

Los plásmidos son moléculas circulares de doble cadena de DNA, extracromosómicos y autorreplicables. Los genes que contienen no son imprescindibles para la supervivencia de la bacteria pero les confieren ventajas adaptativas; éste es el caso de los genes de resistencia. Los plásmidos pueden transportar desde únicamente los genes necesarios para su replicación hasta centenares de genes adicionales60_{. Los elementos genéticos involucrados en la}

replicación plasmídica se agrupan en una unidad genética llamada replicon. En la región del replicon, usualmente de 2 a 3 kb de longitud, se encuentran los genescop

e inc que codifican las proteínas de control de inicio de la replicación, así como también las proteínas involucradas en el inicio de la replicación (rep) y otros elementos de control33_.

Los plásmidos proporcionan variedad de fenotipos: resistencia a los antibióticos36_,

resistencia a metales pesados45, 61_{, capacidad de degradar compuestos recalcitrantes}

y utilizarlos como fuentes de carbono y energía38, 50_{, etc; ofreciendo así una ventaja}

selectiva a la célula huésped61_.

- Clasificación de los plásmidos

La identificación y clasificación de los plásmidos es de suma importancia debido a varias razones: análisis de su distribución en la naturaleza y su

relación con las células huésped, descubrimiento de su parentesco genético y origen evolutivo y análisis de la transferencia genética horizontal, un proceso de gran impacto en la evaluación de riesgos de la liberación de organismos genéticamente modificados48_{. El esquema de clasificación de los}

plásmidos se basa en los rasgos genéticos universalmente presentes y constantes. Una propiedad universalmente heredada por los plásmidos es la incompatibilidad33_{. Por otro lado, también pueden clasificarse según la}

similitud de la secuencia aminoacídica de sus relaxasas48_.

- Relaxasas

Algunos plásmidos poseen una región móvil (MOB) que codifica componentes específicos del relaxosoma (complejo nucleoproteínico). Las relaxasas son componentes esenciales de este relaxosoma. Se tratan de proteínas esenciales cuya función es la de unir el DNA en el sitio del origen de la transferencia llamado oriT. Como resultado de la reacción, la relaxasa se une covalentemente al sitio oriT y origina un complejo nucleoproteínico que es transportado a la célula hospedadora por medio de un mecanismo conocido como el type IV secretion system(T4SS). El DNA ingresa a la célula huésped por medio de una proteína conocida con el nombre de type IV coupling protein (T4CP)35, 56, 80_{. Según la similitud de las secuencias}

aminoacídicas y las propiedades de las relaxasas, los plásmidos conjugativos se pueden clasificar según su sistema de transferencia en seis familias: MOBF, MOBH, MOBQ, MOBC, MOBPy MOBV56. Esta clasificación resulta

interesante debido a que la prevalencia de un sistema MOB determinado puede dar información importante acerca de la preferencia ecológica de

algunos tipos de plásmidos, pero el conocimiento de estos sistemas es aún escaso.

- Incompatibilidad plasmídica y plásmidos en Enterobacterias

La incompatibilidad plasmídica (Inc)es la incapacidad de que dos plásmidos se propaguen de manera estable en la misma célula. Dicho de otro modo, si la introducción de un segundo plásmido desestabiliza la replicación del primero, se dice que los dos son incompatibles106_.

Actualmente son 27 Inc groups los reconocidos por el Plasmid Section of the National Collection of Type Cultures (Londres, Reino Unido) que incluye seis IncF (de FII a VII) y tres variantes de IncI (I1, Iγ, I2)19_{. Actualmente el}

método más adecuado para tipificar los plásmidos es la PCR-based replicon typing (PBRT)20_{, que detecta los replicones de la mayoría de las familias}

plasmídicas que se encuentran en las enterobacterias (HI2, HI1, I1-γ, X, L/M, N, FIA, FIB, FIC, W, Y, P, A/C, T, K, B/O y FII).

Algunos plásmidos se encuentran asociados con genes de resistencia y al presentar una elevada prevalencia se les puede llegar a considerar epidémicos. Esto podría estar asociado a una selección positiva mediada por el uso de antimicrobianos.

La adquisición de genes de resistencia a antimicrobianos por parte de plásmidos virulentos puede representar una nueva herramienta en la evolución bacteriana, implementando estrategias adaptativas para explorar y colonizar nuevos huéspedes y ambientes.