Célula Hfr

Una célula de recombinación de alta frecuencia (célula Hfr) (también llamada cepa Hfr ) es una bacteria con un plásmido conjugativo (por ejemplo, el factor F ) integrado en su ADN cromosómico . La integración del plásmido en el cromosoma de la célula se produce mediante recombinación homóloga . Un plásmido conjugativo capaz de integrarse en el cromosoma o que puede existir de forma autónoma dentro de la célula también se denomina episoma (un segmento de ADN que puede existir como plásmido o integrarse en el cromosoma). Cuando se produce la conjugación, las células Hfr son muy eficientes en la transferencia de genes cromosómicos de la célula a células F− receptoras ^, que carecen del episoma.

La cepa Hfr fue caracterizada por primera vez por Luca Cavalli-Sforza . William Hayes también aisló otra cepa Hfr de forma independiente. ^{[ 2 ]}

Una célula Hfr puede transferir una porción del genoma bacteriano. A pesar de estar integrado en el ADN cromosómico de la bacteria, el factor F de las células Hfr puede iniciar la transferencia conjugativa sin ser escindido previamente del cromosoma bacteriano. Debido a la tendencia inherente del factor F a transferirse durante la conjugación, el resto del genoma bacteriano se transfiere junto con él. Por lo tanto, a diferencia de una célula F ⁺ normal , las cepas Hfr intentarán transferir todo su ADN a través del puente de apareamiento , de forma similar a la conjugación normal. En una conjugación típica, la célula receptora también se convierte en F ⁺ después de la conjugación, ya que recibe una copia completa del plásmido del factor F; pero este no es el caso en la conjugación mediada por células Hfr. Debido al gran tamaño del cromosoma bacteriano, es muy raro que el cromosoma completo se transfiera a la célula F−, ^ya que el tiempo requerido es demasiado largo para que las células mantengan su contacto físico. Por lo tanto, como la transferencia conjugativa no es completa (la naturaleza circular del plásmido y del cromosoma bacteriano requiere una transferencia completa para que el factor F se transfiera, ya que puede cortarse por la mitad), las células receptoras F ⁻ no reciben la secuencia completa del factor F y no se convierten en F ⁺ debido a su incapacidad para formar un pilus sexual . ^{[ 3 ]}

En la conjugación mediada por células Hfr, la transferencia de ADN comienza en el origen de transferencia ( oriT ) ubicado dentro del factor F y luego continúa en sentido horario o antihorario dependiendo de la orientación del factor F en el cromosoma. Por lo tanto, la longitud del ADN cromosómico transferido a la célula F− ^es proporcional al tiempo que se permite que ocurra la conjugación. Esto da como resultado la transferencia secuencial de genes en el cromosoma bacteriano. Los genetistas bacterianos utilizan este principio para mapear los genes en el cromosoma bacteriano. Esta técnica se denomina conjugación interrumpida, ya que los genetistas permiten que la conjugación tenga lugar durante diferentes períodos de tiempo antes de detenerla con una licuadora de alta velocidad. Al utilizar cepas Hfr y F−, ^una de las cuales porta mutaciones en varios genes, cada uno de los cuales afecta una función metabólica o causa resistencia a los antibióticos , y examinar el fenotipo de las células receptoras en placas de agar selectivo, se puede deducir qué genes se transfieren primero a las células receptoras y, por lo tanto, están más cerca de la secuencia oriT en el cromosoma.

La célula F-prima contiene el plásmido F, que se integra con el ADN cromosómico y transporta parte de este ADN consigo al ser escindido del cromosoma. Por lo tanto, el plásmido F-prima es el plásmido que contiene parte del ADN cromosómico y que puede transferirse a la célula receptora junto con el plásmido durante la conjugación. ^{[ 4 ]}