Real

Oct 18, 2023

Nature Communications volume 14, número do artigo: 294 (2023) Citar este artigo

5887 acessos

4 Citações

131 Altmétrica

Detalhes das métricas

A conjugação é um mecanismo dependente de contato para a transferência de DNA plasmidial entre células bacterianas, o que contribui para a disseminação da resistência a antibióticos. Aqui, usamos microscopia de células vivas para visualizar a dinâmica intracelular da transferência conjugativa de F-plasmídeo em E. coli, em tempo real. Mostramos que a transferência de plasmídeo na forma de fita simples (ssDNA) e sua posterior conversão em DNA de fita dupla (dsDNA) são processos rápidos e eficientes que ocorrem com temporização específica e localização subcelular. Notavelmente, a conversão de ssDNA para dsDNA determina o tempo de produção de proteína codificada por plasmídeo. A região líder que primeiro entra na célula receptora carrega promotores de fita simples que permitem a síntese precoce e transitória de proteínas líderes imediatamente após a entrada do plasmídeo ssDNA. A conversão subsequente em dsDNA desativa a expressão do gene principal e ativa a expressão de outros genes plasmidiais sob o controle de promotores convencionais de fita dupla. Essa estratégia molecular permite a produção oportuna de fatores sequencialmente envolvidos no estabelecimento, manutenção e disseminação do plasmídeo.

A conjugação do DNA bacteriano é um mecanismo de transferência horizontal de genes amplamente difundido, no qual a informação genética é transmitida de um doador para uma célula receptora por contato direto1,2,3,4. A conjugação é responsável pela disseminação intra e interespécies de várias propriedades metabólicas e é responsável por 80% das resistências adquiridas em bactérias5. O plasmídeo F foi o primeiro elemento conjugativo descoberto1,6 e é hoje documentado como o representante paradigmático de um grande grupo de plasmídeos conjugativos difundidos em Escherichia coli e outras espécies de Enterobacteriaceae, nos quais estão associados à disseminação de colicinas, fatores de virulência e antibióticos resistência7,8,9. Devido à sua importância clínica e fundamental, os plasmídeos F-like têm sido alvo de extensos estudos que proporcionaram uma compreensão detalhada das reações moleculares e dos fatores envolvidos em sua transferência por conjugação3,4.

Dentro da célula doadora, os componentes do relaxossoma, incluindo o fator hospedeiro de integração IHF, as proteínas acessórias codificadas pelo plasmídeo TraY, TraM e a relaxase multifuncional TraI, são recrutados para a origem de transferência (oriT) do plasmídeo F10,11,12. O complexo relaxossoma é então recrutado para o sistema de secreção Tipo IV (T4SS) pela proteína de acoplamento TraD, resultando na formação do complexo de pré-iniciação13,14,15,16,17. As proteínas TraI e TraD são componentes arquétipos do conjunto central de subunidades necessárias para o estabelecimento da maquinaria de conjugação ativa e são, respectivamente, referidas como VirD2 e VirD4 na nomenclatura comum. Propõe-se que o estabelecimento do par de acasalamento induza um sinal ainda não caracterizado que ativa o complexo de pré-iniciação. Em seguida, TraI introduz um corte (corte) de DNA específico do local e da fita no oriT do plasmídeo e permanece ligado covalentemente à extremidade 5' do fosfato. TraI também serve como uma helicase que expulsa o plasmídeo ssDNA a ser transferido, chamado de T-strand18,19,20,21,22,23,24,25,26. Foi inicialmente sugerido e posteriormente confirmado que duas relaxases são necessárias para realizar essas funções27,28. Nesse estágio, o 3'OH da fita T serve para iniciar a replicação do círculo rolante (RCR) que converte o plasmídeo ssDNA circular intacto em dsDNA na célula doadora3,29,30, enquanto o 5'fosfato se liga a TraI é transferido para a célula receptora através da maquinaria T4SS. Embora a estrutura molecular do T4SS tenha sido bem caracterizada31,32,33,34, o modo como o complexo T (nucleoproteína T-strand-TraI) é translocado através da membrana das membranas das células doadoras e receptoras permanece obscuro.