Geni cromosomici geni plasmidici 1 o pi cromosomi

Geni cromosomici, geni plasmidici 1 o più cromosomi 1 o più tipi di plasmidi Assenza di introni Assenza di esporto nucleare Trascrizione e traduzione sono accoppiate

organizzazione in operoni (co-regolazione trascrizionale) aploidia diploidia parziale fluidità

Promoter Coding region m. RNA

operons Promoter ATG TGA ATG Polycistronic m. RNA TAA

16 S____23 S__5 S Ribosomal DNA genes 6 -7 operons/cell species-specific genes

cromosoma plasmide

Fluidità genomica Il genoma di molte specie batteriche è in equilibrio dinamico e può essere rimodellato da differenti processi che determinano perdita o acquisizione di DNA

stessa specie differente specie coniugazione, trasformazione, trasduzione ricombinazione, transposizione

cromosoma DNA plasmide ricombinazione, transposizione

Plasmidi di fertilità Plasmidi di resistenza Plasmidi di patogenicità

cromosoma plasmide Plasmidi di clonaggio Gene di interesse inserito in E. coli artificialmente

LGT lateral gene transfer Vertical evolution Horizontal evolution

coniugazione

The insertion of the F plasmid occurs at a variety of sites where IS elements are located

Ceppo HFR 1 Ceppo HFR 2 Ceppo HFR 3 HFR High Frequency of Recombination

IS 3

F F’ Diploidia parziale

penicillina tetraciclina cloramfenicolo Plasmidi R

RTF resistance transfer factor

Geni di resistenza sono spesso associati a segmenti di DNA mobili che possono entrare e uscire dal cromosoma Sequenze di inserzione (IS) Trasposoni

conseguenze della trasposizione -mobilizzazione di geni -inattivazione di geni

TRASFORMAZIONE

Non tutte le specie batteriche sono trasformabili Trasformazione naturale Streptococcus pneumoniae Pneumoniae Bacillus subtilis Neisseria meningitidis Neisseria gonorrhoeae Haemophilus influenzae Pasteurella multocida

Trasformazione plasmidica E. coli Permeabilizzazione membrana Mediante 1) ioni calcio 2) Shock elettrico Antibiotico resistenza DNA “clonato”

Plasmidi di clonaggio

Lytic life cycle

LISOGENIA

TRASDUZIONE SPECIALIZZATA (˜ 10 -6)

TRASDUZIONE GENERALIZZATA (˜ 10 -6)

Batterio auxotrofo (his-) Batterio autotrofo (his+)

109 fagi infettano 1010 batteri auxotrofi his- autotrofi his+

plasmide F 100 kb Plasmidi R 10 -100 kb Plasmidi clonaggio 3 -4 Kb Fago lambda 48 kb Fago P 1 89 Kb

1 fago infetta 1 batterio 102 fagi sono prodotti da un ciclo litico Se ogni fago infetta un batterio, dopo 30’ saranno prodotti 104 fagi, che infettando 104 batteri produrrano 106 fagi in 30’

1031 phages worldwide (1021 stars in the universe) Approximately half of all bacteria are killed daily by phages. Phages can carry virulence and antibiotic resistance genes, and can be used therapeutically against pathogenic diseases.

Conversione lisogenica Geni fagici determinano o accrescono la virulenza del batterio

Lysogenic Conversion Examples of Virulence Factors Carried by Phage Batterio fago Prodotto genico fenotipo Vibrio cholerae CTX phage cholerae toxin cholera Escherichia coli lambda phage shigalike toxin hemorrhagic diarrhea Clostridium botulinum clostridial phages botulinum toxin botulism Corynebacterium diphtheriae corynephage beta diphtheria toxin diphtheria Streptococcus pyogenes T 12 erythrogenic toxins scarlet fever