Plasmídeo

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Os plasmídeos são moléculas circulares duplas de DNA que estão separadas do DNA cromossómico (Fig. 1). Geralmente ocorrem em bactérias e por vezes também em organismos eucarióticos (ex: o anel de 2-micra em Saccharomyces cereviesiae. O seu tamanho varia entre 1 e 250 kbp (milhares de pares de bases). Existem entre uma, para grandes plasmídeos, até cinquenta cópias de um mesmo plasmídeo numa única célula.

Figura 1: Desenho esquemático de uma bactéria com plasmídeos no seu interior. (1) DNA cromossómico. (2) Plasmídeos.

[editar] Resistência aos antibióticos

Ver artigo principal: Antibiótico.

Os plasmídeos contém geralmente um ou dois genes que conferem uma vantagem selectiva à bactéria que os abriga, por exemplo, a capacidade de construir uma resistência aos antibióticos. Todos os plasmídeos contém pelo menos uma sequência de DNA que serve como uma origem de replicação ou ori (um ponto inicial para a replicação de DNA), e que permite ao DNA do plasmídeo replicar-se independentemente do DNA cromossómico (Fig. 2).

Figura 2: Desenho esquemático de um plasmídeo com resistências a antibiíticos (1" e 2)" e um ori (3)."

[editar] Epissomas

Os epissomas são plasmídeos que se conseguem integrar no DNA cromossómico do hospedeiro (Fig. 3). Por esta razão, podem permanecer intactos durante muito tempo, ser duplicados em cada divisão celular do hospedeiro, e transformar-se numa parte básica da sua constituição genética.

Figura 3: Comparação de plasmídeos não-integrantes (em cima) e epissomas (em baixo).

DNA cromossómico.
Plasmídeos.
Divisão celular.
DNA cromossómico com plasmídeos integrados.

[editar] Tipos de plasmídeos

Existem dois grupos básicos de plasmídeos: os conjuntivos e os não-conjuntivos. Os plasmídeos conjuntivos contém um gene chamado tra-gene, que pode iniciar a conjugação, isto é, a troca sexual de plasmídeos com outra bactéria (Fig. 4). Os plasmídeos não-conjuntivos são incapazes de iniciar a conjugação e, por esse motivo, o seu movimento para outra bactéria, mas podem ser transferidos com plasmídeos conjuntivos durante a conjugação.

Figura 4: Desenho esquemático da conjugação bacteriana.

DNA cromossómico.
Plasmídeos.
Pilus.

Numa única célula podem coexistir vários tipos diferentes de plasmídeos. A E. coli, por exemplo, tem até sete. Dois plasmídeos podem ser incompatíveis, e a sua interacção resulta na destruiçãod e um deles. Os plasmídeos podem, portanto, ser colocados em grupos de incompatibilidade, que dependem da sua capacidade de coexistir numa única célula.

Uma forma óbvia de classificar os plasmídeos é pela função que desempenham. Existem cinco classes principais:

Plasmídeos de Fertilidade (F), que contém apenas tra-genes. A sua única função é a iniciação da conjugação bacteriana.
Plasmídeos de Resistência (R), que contém genes que os tornam resistentes a antibióticos ou venenos.
Col-plasmídeos, que contém plasmídeos que codificam (determinam a produção de) colicinas, proteínas que podem matar outras bactérias.
Plasmídeos degradativos, que permitem a digestão de substâncias pouco habituais, como o toluole ou o ácido salicílico.
Plasmídeos de virulência, que transformam a bactéria num agente patogénico.

Os plasmídeos que existem em cópia única em cada bactéria correm o risco de, depois da divisão celular, desaparecer numa das bactérias filhas. Para se assegurarem de que a célula tem "interesse" em manter uma cópia do plasmídeo em cada uma das células filhas, alguns plasmídeos incluem um sistema viciante: produzem tanto um veneno de longa vida como um seu antídoto de vida curta. A célula que mantiver uma cópia do plasmídeo irá sobreviver, ao passo que a célula que não o possuir morrerá em breve por falta do antídoto.

[editar] Aplicações dos plasmídeos

Os plasmídeos são ferramentas importantes nos laboratórios de genética e bioquímica, onde são usados rotineiramente para multiplicar (fazer muitas cópias de) ou expressar genes específicos. Há muitos plasmídeos com esse fim disponíveis no mercado. Inicialmente, o gene a ser replicado é inserido num plasmídeo. Este plasmídeo deverá conter, além do gene inserido, um ou mais genes capazes de conferir resistência antibiótica à bactéria que servir de hospedeiro. Os plasmídeos são então inseridos em bactérias por um processo chamado transformação, e estes são depois incubadas em meio rico em antibiótico(s) específico(s). Então, as bactérias que contiverem uma ou mais cópias do plasmídeo expressam (fazem proteínas a partir de) o gene que confere resistência aos antibióticos. Tipicamente, a célula produz uma proteína que irá ser destruída pelos antibióticos que, de outra forma, matariam a célula. Os antibióticos matam as células que não receberam plasmídeo, porque não possuem os genes de resistência aos antibióticos. O resultado é que só as bactérias com a resistência aos antibióticos sobrevivem, e estas são as mesmas que contém o gene a ser replicado. Desta forma, os antibióticos actuam como filtros que seleccionam apenas as bactérias modificadas. E agora estas bactérias podem ser cultivadas em grandes quantidades, recolhidas e destruídas para isolar o plasmídeo interessante.

Outro uso importante dos plasmídeos é a produção de grandes quantidades de proteínas. Neste caso, cultiva-se as bactérias que contém um plasmídeo que inclui o gene que codifica a proteína que se pretende produzir. Da mesma forma que uma bactéria produz proteínas que lhe conferem resistência aos antibióticos, também pode ser induzida a produzir grandes quantidades de proteínas a partir do gene que nelas foi introduzido. Esta é uma maneira barata e simples de produzir um gene ou a proteína que ele codifica - por exemplo, a insulina - ou até mesmo antibióticos.