plásmido R1

El plásmido R1 es un plásmido que se aisló por primera vez de la bacteria Salmonella paratyphi en 1963. ^{[ 1 ]} Es un plásmido corto, compuesto por 97.566 nucleótidos y 120 genes, que pertenece al grupo de plásmidos IncFII. ^{[ 2 ]} Hay aproximadamente una o dos copias del plásmido R1 por cromosoma. ^{[ 3 ]} El plásmido R1 confiere resistencia a múltiples antibióticos a su bacteria huésped. ^{[ 4 ]} La "R" en "R1" significa "resistencia", y el plásmido R1 contiene factores de resistencia, o factores R, que le otorgan la capacidad de resistir ciertos antibióticos. ^{[ 1 ]}

Se le conoce como un plásmido de "baja copia", lo que significa que existe en relativamente pocas copias en cualquier bacteria. Esta característica permite que el plásmido R1 tenga un sistema de estabilización eficiente, que ayuda a estabilizar plásmidos de número de copias medio. ^{[ 5 ]} R1 debe depender de un sistema de segregación de "Tipo II". Este sistema de plásmido asegura que al menos una copia esté contenida en cada célula hija después de la división celular. ^{[ 4 ]}

El plásmido R1 pertenece al grupo de plásmidos IncFII. ^{[ 2 ]} El grupo de plásmidos Inc significa incompatibilidad, y los plásmidos se clasifican en este grupo cuando dos plásmidos no pueden propagarse de forma estable en el mismo huésped. ^{[ 6 ]} El principal grupo de incompatibilidad involucrado en la transferencia de genes de resistencia y virulencia es el grupo IncF. Dado que R1 es un plásmido IncFII, eso significa que porta el replicón FII. Este subtipo de plásmido a menudo porta genes blaCTX-M. ^{[ 7 ]}

Genes y operones clave

El plásmido R1 contiene 120 genes, que pueden clasificarse en tres grupos distintos. El grupo más numeroso, representado en verde en la Figura 1 , corresponde al esqueleto del plásmido conjugativo. La región mostrada en púrpura es principalmente un transposón similar a Tn 21 , y la región más pequeña, representada en amarillo, contiene secuencias parecidas a las de Klebsiella oxytoca . ^{[ 8 ]}

Replicación

• repA: Inicia la replicación en el origen de replicación (oriV), lo que le ayuda a controlar el número de copias del plásmido.
• copA: regula la traducción del ARNm de repA mediante el uso de un ARN antisentido , controlando la frecuencia de replicación.
• copB: contribuye al control del número de copias actuando como una proteína represora que inhibe la transcripción de RepA.
• oriV: origen de replicación. RepA es necesario para iniciar la replicación. ^{[ 2 ]}

Particionamiento

• ParM : esta proteína forma filamentos dinámicos que empujan las copias del plásmido hacia los polos opuestos de la célula.
• ParR: recluta a ParM al plásmido actuando como una proteína de unión al ADN que reconoce el sitio similar al centrómero de ParC.
• ParC: el sitio similar al centrómero donde se une ParR. ^{[ 9 ]}

Conjugación

Estos genes permiten la transferencia horizontal de genes mediante conjugación, propagando el plásmido entre bacterias.

• TraI: relaxasa que inicia la transferencia cortando el plásmido en el origen de transferencia (oriT).
• TraM, traJ, traY: proteínas reguladoras que controlan la expresión del operón tra y el ensamblaje del pilus conjugativo.
• Genes trb: codifican proteínas estructurales del sistema de formación de parejas de apareamiento, incluidos los componentes del pilus.
• oriT: origen de transferencia. Aquí es donde comienza el procesamiento del ADN para la conjugación. ^{[ 10 ]}

genes de resistencia a los antibióticos

Los productos de estos genes proporcionan resistencia a múltiples fármacos, incluidos los antibióticos de uso común:

• blaTEM-1: proporciona resistencia a la ampicilina mediante la codificación de la β-lactamasa.
• gato: gen de la cloranfenicol acetiltransferasa, que proporciona resistencia al cloranfenicol.
• aadA: aminoglucósido adeniltransferasa, proporciona resistencia a la estreptomicina y la espectinomicina.
• sul1: resistencia a las sulfonamidas. ^{[ 2 ]}

Sistema de adicción

Este sistema genético estabiliza la herencia de los plásmidos eliminando a los segregantes libres de plásmidos.

• El sistema Hok/sok es un sistema de eliminación post-segregacional del plásmido, sistema toxina-antitoxina.
  • hok: codifica una toxina que mata las células que no contienen el plásmido.
  • sok: ARN antisentido corto que inhibe la traducción del ARNm de hok en células portadoras de plásmidos. ^{[ 12 ]}

Mantenimiento y estabilidad

Estos genes garantizan que las moléculas de plásmido permanezcan monoméricas, lo que favorece una herencia estable.

• resD: desempeña un papel en la recombinación sitio-específica, resolviendo los multímeros de plásmido de nuevo a monómeros en el sitio cer. ^{[ 13 ]}

ParM es un homólogo de la actina procariota que proporciona la fuerza necesaria para impulsar las copias del plásmido R1 hacia los extremos opuestos de las bacterias con forma de bastón antes de la división.

El ARN similar a CopA es un ARN antisentido implicado en el control de la replicación del plásmido.

La replicación del plásmido R1 comienza en el sitio oriRI del plásmido. RepA es la proteína iniciadora codificada por el plasma que se une a oriRI para iniciar la replicación. ^{[ 14 ]} RepA necesita una región de ADN de al menos 188 pb para unirse. La iniciación de la cadena principal, cebada por DnaG, ocurre en una señal de cebado de tipo G. Esta señal se encuentra 400 pb corriente abajo de las secuencias de unión de RepA. ^{[ 14 ]}

Una proteína RepA recién sintetizada es utilizada por un oriR en la misma plantilla en la que fue sintetizada, una acción específica en cis. ^{[ 3 ]}

Asegura la segregación activa de plásmidos durante la división celular, evitando la pérdida de plásmidos. ^{[ 9 ]}

La partición del plásmido R1 es un mecanismo necesario para su herencia. El sistema par está compuesto por las regiones ParR y ParC, que interactúan entre sí. El sistema par determina la posición del replicón, asegurando que, al finalizar la replicación del ADN, las copias del plásmido estén bien posicionadas para iniciar la división celular. El sistema par también permite la iniciación de la formación de ParM. ParM produce dos proteínas importantes del citoesqueleto: MreB y actina. ParM se encarga de mover las copias del plásmido a polos celulares opuestos. La división celular tiene lugar, dando como resultado los plásmidos particionados en dos células hijas. ^{[ 14 ]}