Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.2: Seleção de Antibióticos
TABELA DE
CONTEÚDO

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Antibiotic Selection
 
TRANSCRIÇÃO

15.2: Seleção de Antibióticos

Visão Geral

Investigadores usam genes de resistência a antibióticos para identificar bactérias que possuem um plasmídeo contendo o seu gene de interesse. A resistência a antibióticos ocorre naturalmente quando uma mutação espontânea do DNA cria alterações em genes bacterianos que eliminam a atividade dos antibióticos. As bactérias podem compartilhar esses novos genes de resistência com os seus descendentes e outras bactérias. O uso excessivo e o uso indevido de antibióticos criaram uma crise de saúde pública, à medida que bactérias resistentes e multi-resistentes continuam a desenvolver-se.

A Resistência a Antibióticos é uma Ferramenta Essencial na Engenharia Genética

Antibióticos, como a penicilina, são fármacos que matam ou param o crescimento bacteriano. Bactérias que naturalmente ou artificialmente adquiriram genes de resistência a antibióticos não respondem a antibióticos. Os cientistas exploram isso criando plasmídeos—pequenos pedaços auto-replicantes de DNA—que carregam um gene de resistência a antibióticos e um gene de interesse. A resistência a antibióticos é parte integrante da clonagem do DNA que permite ao investigador identificar células que incorporaram um DNA de interesse.

O DNA de interesse do investigador é introduzido em células bacterianas usando um processo chamado transformação. A transformação bacteriana envolve a criação temporária de pequenos buracos na parede celular bacteriana para permitir a incorporação de DNA externo, como um plasmídeo. Só algumas células bacterianas incorporam novo DNA. Uma vez que o plasmídeo inclui tanto o DNA de interesse como um gene que confere resistência a um antibiótico específico, aplicar o antibiótico às células bacterianas (ou seja, seleção por antibióticos) pode ajudar a determinar que células foram geneticamente modificadas.

O investigador espalha as células bacterianas em uma placa de cultura contendo um antibiótico escolhido. Apenas bactérias contendo o gene de resistência ao antibiótico sobrevivem e crescem na placa. Após alguns dias, o investigador pode selecionar uma colónia bacteriana para cultivar para outras experiências—como estudos de expressão genética. Após a seleção por antibiótico, o investigador testa ainda mais as bactérias usando outros métodos (por exemplo, PCR) para confirmar que o DNA de interesse está correto. Erros muitas vezes ocorrem, como o plasmídeo não conter o gene de interesse de todo.

As Bactérias Podem Adquirir Resistência a Antibióticos Naturalmente

As bactérias podem adquirir resistência a antibióticos através de mutações espontâneas do DNA que alteram as proteínas produzidas pela célula. Bactérias resistentes podem produzir proteínas que fazem com que o antibiótico seja degradado, bombeado para fora da célula ou impedido de interagir com o seu alvo. Por exemplo, o antibiótico vancomicina inibe a síntese da parede celular bacteriana. Algumas bactérias desenvolveram resistência a este antibiótico alterando os tipos de subunidades proteicas—aminoácidos—usados na criação da sua parede celular para outros que não são afetados pela vancomicina.

Assim que os genes de resistência a antibióticos emergem, as bactérias podem passá-los para os seus descendentes. As bactérias também podem adquirir genes de resistência a antibióticos de outras bactérias da mesma ou de diferentes espécies através de um processo chamado transferência genética horizontal (HGT). Existem três mecanismos de HGT: transformação, conjugação e transdução. Genes de resistência a antibióticos são frequentemente encontrados em plasmídeos ou transposões—pedaços de DNA que são facilmente transferidos entre bactérias—que são trocados durante a HGT. Como resultado, novos tipos de resistência a antibióticos podem espalhar-se rapidamente para vários tipos de bactérias infecciosas.

O Uso Clínico Excessivo e Indevido de Antibióticos Produz “Superbactérias”

Os antibióticos são um tratamento crítico para infecções bacterianas. No entanto, o seu uso pode fazer com que as bactérias se tornem resistentes e tornem o antibiótico ineficaz, levando a infecções intratáveis e potencialmente mortais. O uso excessivo e o uso indevido de antibióticos—por exemplo, o uso de antibióticos para tratar infecções virais (em vez de bacterianas) ou para aumentar o crescimento pecuário—é problemático porque promove resistência.

Os antibióticos fazem com que a resistência evolua porque matam bactérias suscetíveis e deixam apenas os indivíduos resistentes. As bactérias sobreviventes dividem-se rapidamente, produzindo descendentes com a mesma resistência a antibióticos. Quando os antibióticos são muito usados, essa pressão de seleção faz com que o número de bactérias resistentes na população aumente rapidamente. Esta é uma grande preocupação de saúde pública porque aumenta a resistência a antibióticos e cria “superbactérias” que são resistentes a múltiplos antibióticos. O uso excessivo contínuo e o uso indevido de antibióticos podem eventualmente esgotar as opções de tratamento para infecções bacterianas.


Sugestão de Leitura

Tags

Antibiotic Selection Bacterial Colony Plasmid Antibiotic Resistance Gene Gene Of Interest Incubation Heat Shock Uptake Bacterial Culture Antibiotic Degradation Growth On Plate Bacterium Colonies Antibiotic Resistance Genes DNA Mutation Bacterial Genes Antibiotic Activity Public Health Crisis Genetic Engineering

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter