Batteri simbionti (commensali) e patogeni: via tutti i dubbi! • VULVODINIA.INFO

I batteri possono sviluppare una certa resistenza ai farmaci per la
comparsa di mutazioni spontanee o per l'acquisizione di un plasmide
durante i meccanismi di trasferimento genico.
I ceppi microbici resistenti possono:

produrre enzimi che modificano il farmaco (ad esempio le B lattamasi);
modificare la struttura su cui agisce il farmaco;
utilizzare una linea metabolica diversa da quella inibita;
modificare la permeabilità cellulare, impedendo il passaggio o l'adesione della molecola con azione antibiotica.

Il GENE R, che trasmette la resistenza agli antibiotici, si trova
nei plasmidi ed in particolare nei TRASPOSONI (quindi il trasposone può
trovarsi nel plasmide ma anche integrato nel cromosoma del batterio
resistente). Per approfondire vedi l'articolo dedicato: "meccanismi di trasferimento dell'informazione genetica nei batteri ". [...]

Scelta dell'antibiotico


Gli antibiotici a largo spettro, che in genere inibiscono le
sintesi proteiche, sono senza dubbio quelli più efficaci, nonostante
presentino il grosso svantaggio di distruggere la normale flora batterica dell'organismo,
solitamente costituita da GRAM -. Da ricordare, inoltre, che di per sé
l'antibiotico non crea la resistenza (che deriva da mutazioni e
trasferimento genico), ma la seleziona. D'altra parte, la resistenza non
è un fenomeno di adattamento ad un antibiotico, ma un evento -
spontaneo e trasmissibile - che interessa il patrimonio genetico del
batterio. [...]

Batteri: genetica e meccanismi di trasferimento dell'informazione genetica


L'evoluzione della specie umana è garantita dalla meiosi delle cellule germinali e dalla loro successiva unione (fecondazione). In questo modo, le nuove generazioni ereditano metà del

patrimonio genetico dal padre e metà dalla madre.

Dal momento che i batteri si riproducono in maniera asessuata, per
semplice scissione binaria, la loro evoluzione è garantita da due
meccanismi principali: quello delle mutazioni e quello delle
ricombinazioni.

MUTAZIONI: evento casuale che si manifesta con alterazioni e
sostituzioni a livello delle sequenze nucleotidiche che compongono il
genoma batterico.

RICOMBINAZIONI: derivano da meccanismi di trasferimento
genico: un batterio donatore trasferisce delle sequenze mucleotidiche al

batterio ricevente, che le integra nel proprio genoma secondo un
meccanismo di RICOMBINAZIONE OMOLOGA. Tutto ciò porta all'acquisizione
di nuovi caratteri, come la capsula, la capacità di produrre
particolari tossine, fattori di resistenza agli antibiotici ecc..

Nel batterio il genoma è contenuto nell'unico cromosoma e talvolta
anche in ambienti extracromosomiali, detti PLASMIDI, che hanno la
stessa struttura superspiralizzata, ma un diametro minore. I plasmidi
sono dotati di replicazione autonoma e possono codificare, ad esempio,
per tossine, pili, adesine, batteriocine o fattori di resistenza; alcuni
plasmidi possono anche integrarsi nel genoma batterico e
successivamente tornare indipendenti; in questi casi vengono detti
EPISOMI. In generale, quindi, nei plasmidi ritroviamo l'informazione
genetica di caratteri ausiliari, non indispensabili alla sopravvivenza
del batterio.

Alcuni plasmidi hanno un ristretto spettro di potenziali ospiti,
mentre altri più largo (ciò significa che possono essere trasferiti a
batteri diversi).

Per trasferire il materiale genetico, quindi plasmidi o sequenze
genomiche, i batteri hanno elaborato tre diversi meccanismi, chiamati:
trasformazione, coniugazione e trasduzione. A questi, può esserne
aggiunto un quarto, chiamato TRASPOSIZIONE, tramite cui si ha
trasferimento di materiale genetico da una zona all'altra del cromosoma,
o dal plasmide al cromosoma, all'interno dello stesso batterio.

TRASFORMAZIONE	CONIUGAZIONE	TRASDUZIONE
Passaggio di frammenti di DNA libero, originati dalla lisi batterica, ad un batterio ricevente.	Trasferimento genico attraverso il contatto fisico tra due batteri, di cui il donatore è denominato F+ (fertilità positivo) e possiede un pilo di coniugazione, mentre il ricevente F-.	Il trasferimento è mediato da un virus dei batteri chiamato batteriofago.

TRASFORMAZIONE: il processo di trasformazione può essere suddiviso in tappe distinte:

1) legame tra DNA e cellula
2) ingresso del DNA nella cellula
3) ricombinazione del DNA libero che entra nel batterio ricevente
4) espressione fenotipica

Un DNA per essere trasformante dev'essere:

1) a doppia elica
2) con peso molecolare superiore a 10⁶ Dalton
3) avere un'elevata analogia col DNA della cellula ricevente

La cellula ricettrice, da parte sua, dev'essere in uno stato
fisiologico chiamato di competenza. Una cellula è competente quando è al
termine della sua crescita esponenziale o logaritmica; in questa fase,
infatti, la sintesi proteica è massima e vengono espressi fattori di
competenza (proteine che permettono al DNA di entrare).

CONIUGAZIONE: consiste nel trasferimento diretto di materiale genetico tramite contatto fisico tra due cellule batteriche.

Alcuni batteri contengono un plasmide, detto fattore F, che codifica
per delle proteine che formano il pilo di coniugazione. Questo
plasmide, dotato di replicazione autonoma, possiede dei geni che gli
consentono di replicarsi e
trasferirsi da un batterio F+ all'altro (F-).

Fasi della coniugazione: un batterio F+ incontra un batterio F- e si
forma un ponte di unione. A questo punto il plasmide comincia a
replicarsi con un meccanismo detto rolling circle (in direzione 5' -
3'), durante il quale una delle due emieliche passa attraverso il pilo.
Alla fine della replicazione e del trasferimento, abbiamo due F+, poiché
il primo mantiene la copia del plasmide, mentre l'F- riceve la seconda
emielica, che poi si duplica e forma il plasmide.

A volte (raramente) in una cellula F+ il plasmide può integrarsi nel
cromosoma. Le nuove cellule dove il plasmide è integrato prendono il
nome di HFR (alta frequenza di ricombinazione). In queste cellule il
plasmide integrato trasmette al cromosoma le sue caratteristiche, come
quella di trasferirsi da un batterio A ad un batterio B; quindi i geni
del primo possono combinarsi con quelli del secondo.

Se mettiamo un batterio HFR a contatto con un F- si forma il ponte
di coniugazione, che invia un segnale di trasferimento genico per il
quale una nucleasi taglia un'elica, il cromosoma inizia a replicarsi con
un meccanismo a rolling circle, e la copia passa nella cellula F a
partire dal punto di taglio.

Il passaggio dell'intero cromosoma dura circa 90', ma il ponte di
coniugazione è fragile e spesso si rompe prima che il trasferimento si
completi, quindi passa solo la testa del plasmide ed alcuni geni ad essa
vicini; la parte terminale, invece, contenente il fattore F, non passa.
Di conseguenza, la cellula F- non diventa HFR e nemmeno F+, ma
acquisisce solo alcuni dei caratteri del batterio donatore.

Il DNA donatore può ricombinarsi con il cromosoma della cellula
ricevente conferendo al batterio nuovi caratteri genetici. Altre volte
il DNA può essere degradato e non si ha nessun cambiamento.

Oltre ai fattori F esistono anche i cosiddetti fattori R (che
portano la resistenza agli antibiotici); sono sempre plasmidi che
contengono le sequenze dei fattori F, ai quali ne sono associati altri
per la resistenza agli antibiotici. Vi sono poi fattori COL, che
codificano per proteine chiamate colicine o batteriocine, cioè sostanze
ad azione battericida, con le quali il batterio si difende ed attacca le
altre cellule per occupare le sedi di colonizzazione.

Vi sono anche fattori ENT, che codificano per enterotossine e che sono tipici di alcuni stipiti di Escherichia Coli (normalmente presenti nell'organismo), capaci di produrre enterotossine attive sulla mucosa dell'intestino tenue.

I pili sessuali sono tipici ed unici dei GRAM -, però la
coniugazione avviene anche nei GRAM +, i quali possiedono plasmidi che
sintetizzano particolari proteine, che - secrete all'esterno - portano
all'aggregazione fra batteri F+ ed altri F- (senza ricorrere al pilo che
non c'è). La coniugazione è comunque un evento raro.