VIRUS CUYO MATERIAL HEREDITARIO ES ADN-ARN
| VIRUS ARN-ADN | |||
| Tipo de Molécula | Tipo de Hélice | Tipo de virus según huésped. | Familia de virus |
| Circular | Doble (gap) | Animal |
Hepatitis B
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- El virus de la Hepatitis B: Es un virus animal cuyo material hereditario es ADN circular de doble hélice, aunque realmente se trata de dos hélices sencillas lineales, la hélice de ADN+ (la más corta) y la hélice de ADN- (la más larga) que complementan formando una doble hélice circular dejando un hueco (gap) de hélice sencilla. Además dentro de la partícula viral existe una ADN polimerasa. Cuando infecta a las células animales su ADN se termina de convertir en doble hélice circular gracias a la ADN polimerasa y después se convierte en ADN doble hélice lineal que sirve de molde para producir una molécula de ARN- (pre-genoma del virus). La replicación del virus se realiza por transcripción inversa a partir del ARN- (pre-genoma). Por consiguiente, la replicación del virus necesita de la transcriptasa inversa que a partir del ARN- produce el ADN del virus. Por tanto, bajo este punto de vista el virus de la Hepatitis B es un Retrovirus.
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En algunos virus se han detectado proteínas de bajo peso molecular asociadas al ADN o ARN del virus, dichas proteínas se denominan VPg. Las proteínas VPg se han encontrado en virus vegetales y animales con ARN de una sola hélice (poliovirus) y en virus ADN de doble hélice como el Ø29 que infecta a la bacteria Bacillus subtilis, en adenovirus y en el virus de la Hepatitis B. En todos los casos, las proteínas VPg están unidas al ADN o ARN mediante un enlace fosfodiéster con la base del extremo 5' P, y juegan un papel en la iniciación de la replicación del virus.
La información hereditaria de las bacterias se encuentra fundamentalmente en un único cromosoma consistente en una molécula de ADN doble hélice circular. El tamaño de esta molécula varia según la especie bacteriana de 0,1 x 109 a 8 x 109 dalton. Una de las bacterias más estudiadas desde el punto de vista genético es Escherichia coli cuyo ADN mide 1.100 m de longitud y tiene 3.200.000 pares de nucleótidos.
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La circularidad del cromosoma de E. coli se demostró mediante estudios genéticos de construcción de mapas de tiempo mediante la técnica de la conjugación interrumpida (Jacob y Wollman, 1958). Sin embargo, la primera evidencia citológica de la circularidad del cromosoma de E. coli se obtuvo más tarde (Cairns, 1963) marcando radiactivamente el ADN, realizando una autorradiografía y analizando los resultados al microscopio óptico.
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La deshidratación requerida por las técnicas citológicas necesarias para la observación al microscopio electrónico de la organización cromosómica de las bacterias produce un desplegado o disgregación del nucleoide bacteriano que dificulta los análisis. Por esta causa, no ha sido posible determinar mediante microscopía electrónica la estructura del nucleoide bacteriano.
La extracción del nucleoide se realiza mediante un lisado de la pared celular con detergentes y lisozimas y posterior centrifugación en un gradiente de sucrosa. El 60 % del nucleoide es ADN, un 30 % es ARN (incluido el ARN producto de la transcripción), del 5 al 10 % es proteína (un 90% de la proteína corresponde a polipéptidos de la ARN polimerasa) y 1% son lípidos (probablemente contaminaciones de membrana).
El estado más o menos relajado, desplegado o disgregado del nucleoide bacteriano puede deducirse de su comportamiento después de ciertos tratamientos y posterior centrifugación en gradiente de sucrosa. Cuanto más compactado está el nucleoide menos viscoso es, menos rozamiento ofrece cuando migra en el tubo de centrifuga a través de la solución saturada de sucrosa y, por tanto, presenta una mayor velocidad de sedimentación. Cuanto más relajado o disgregado está el nucleoide más viscoso es, ofrece un mayor rozamiento en su migración y disminuye su velocidad de sedimentación.
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Cuando el nucleoide se trata con ARNasa, enzima que digiere específicamente ARN, la velocidad de sedimentación disminuye de 1.600 S a 160 S en una relación directa al tiempo de tratamiento con ARNasa.
El tratamiento con reactivos que disocian o degradan proteínas también produce un desplegado o relajamiento del ADN del nucleoide que se traduce también en una disminución de la velocidad de sedimentación. Este dato indicaría que también las proteínas podrían jugar un papel en el enrollamiento o plegamiento del nucleoide.
El tratamiento del nucleoide con bromuro de etidio produce también una disminución de la velocidad de sedimentación. Este cambio en la velocidad de sedimentación es típico de ADN superenrollado.
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Organización en dominios del nucleoide bacteriano
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Cuando se trata con ADNasa que produce roturas a nivel de una sola hélice, también se relaja la estructura y disminuye la velocidad de sedimentación, pero se necesitan muchas roturas para relajar todo el superenrollamiento del nucleoide. Este superenrollamiento del nucleoide se produce en parte por una cuestión de tipo mecánico. Si imaginamos dos cuerdas paralelas (cada una de las hebras de la doble hélice de ADN) y las enrollamos girando los extremos en sentido contrario (como si quisiéramos hacer una trenza, modelo estructural de la doble hélice) y, por último, unimos los extremos para forma un circulo, observaremos que debido a la tensión producida se forman inmediatamente nuevos superenrollamientos. Este resultado parece sugerir que el cromosoma de E. coli está formado por distintos dominios que a su vez están superenrollados. La rotura en una sola hélice de un dominio relajaría el superenrollamiento de ese dominio y no de los otros.
El número de dominios que se estima que existen en el cromosoma de E. coli es variable (12 a 80) y depende de las condiciones experimentales de aislamiento y purificación.
El papel del ARN en la estructura del nucleoide no esta claro, ya que se encuentra ARN mensajero (ARN-m), ARN transferente (ARN-t) y ARN ribosómico (ARN-r) unido al ADN mediante la ARN polimerasa. Se ha postulado que el ARN podría encontrarse en la base de los dominios estabilizándolos, sin embargo, algunos investigadores creen que la causa que mantiene estables los dominios no está identificada. De manera, que los dominios se mantendrían unidos en su base a través de fuerzas desconocidas.
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| Dominios e interacción del ADN con proteínas básicas |
Por último, en bacterias se han encontrado proteínas con características muy semejantes a las histonas de los organismos eucariontes. Por esta causa se piensa que estas proteínas podrían unirse al ADN y formar una especie de cromatina primitiva. Estas proteínas son las siguientes: la HU que es un dímero de subunidades diferentes y semejante a la histona H2B, la proteína H dímero de subunidades idénticas y semejante a la histona H2A, la proteína P semejante a las protaminas, la subunidad H1, el dímero HLP1 y el monómero HLP1.
| PROTEÍNAS BÁSICAS DETECTADAS EN BACTERIAS | |||
| Proteína | Composición | Contenido por células | Semejanza con eucariontes |
| HU | Dímero subunidades a y b de 9.000 d. | 40.000 dímeros | Histona H2A |
| H | Dímero subunidades idénticas de 28.000 d. | 30.000 dímero | Histona H2B |
| IHF | Subunidad a de 10.500 d. Subunidad b de 9.500 d. | Desconocido | Desconocida |
| H1 | Subunidad de 15.000 d. | 10.000 copias | Desconocida |
| HLP1 | Monómero de 15.000 d. | 20.000 copias | Desconocida |
| P | Sububnidad de 3.000 d. | Desconocido | Protaminas |
Además del cromosoma bacteriano principal (nucleoide) se han encontrado otras moléculas más pequeñas de ADN doble hélice circular que se replican de forma autónoma e independiente a la del cromosoma principal y que pueden, en algunas situaciones, integrarse en el cromosoma principal bacteriano y a partir de ese momento replicarse al mismo tiempo. Este tipo de material hereditario ha recibido el nombre de elementos genéticos extracromosómicos, queriendo indicar que están además del cromosoma principal. El tamaño de los plasmidios es muy variable (2.000 a 100.000 pares de bases) y el número de plasmidios que se encuentra en el interior de una bacteria es también variable y depende del tamaño del plasmidio, si los plasmidios son grandes suele haber u o dos copias por bacteria y si son pequeños pueden encontrarse hasta 20 copias por célula bacteriana.
Los plasmidios se pueden se clasifican según las funciones o el tipo de información que llevan en:
- Factores de Fertilidad o factores F.
- Factores de resistencia de transferencia a drogas, factores RTF o factores R.
- Factores colicinógenos, factores Col o factores Cf. Las colicilinas son sustancias que matan a las bacterias. Naturalmente las bacterias productoras de colicilinas son inmunes a ellas.
La capacidad de replicación autónoma de los plasmidios los ha convertido en vehículos para clonar genes o piezas de ADN. De forma que gracias a ellos es posible conseguir una gran cantidad del ADN deseado en poco tiempo.
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Otra característica importante es que tienen la capacidad de integrarse en distintos puntos del cromosoma bacteriano principal o en otros plasmidios. Esta movilidad se debe a la existencia en su interior de secuencias de inserción y transposones que les permiten cambiar de posición ciertos segmentos de su ADN e integrarlos en otras moléculas de ADN constituyendo elementos genéticos móviles.
El material hereditario se organiza en forma de cromosomas, los cromosomas son largas moléculas de ácidos nucleicos que en el caso de los virus interaccionan con las proteínas de la cápside para conseguir su plegamiento y empaquetamiento y, en algunos virus, además interaccionan con proteínas de bajo peso molecular (VPg) relacionadas con la replicación. También existen virus cuyo ADN se asocia con las histonas del huésped para formar nucleosomas.
El cromosoma principal bacteriano (nucleoide) es ADN doble hélice circular superenrollado y organizado en dominios o lazos, existiendo posiblemente interacciones con proteínas básicas semejantes a las histonas (HU y H) que sugieren la formación de una cromatina rudimentaria que permitiría su plegamiento y empaquetamiento en el interior de la bacteria.
El genoma de una especie está constituido por el conjunto las diferentes moléculas de ácido nucleico que posee, por ejemplo, existen virus con una sola molécula de ARN o ADN, con un sólo cromosoma (TMV, Adenovirus, T4, etc.), y hay virus que contienen varias moléculas de ARN o ADN , varios cromosomas (virus de la gripe, Reovirus, Retrovirus). El genoma de las bacterias puede estar constituido por más de un cromosoma, ya que además del cromosoma principal (nucleoide), pueden contener en su interior una o varias copias de cromosomas pequeños de ADN doble hélice circular (plasmidios o plasmidos).
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