thumb|320px|Dibujo esquemático de un plásmido en una bacteria: en rojo, el ADN del cromosoma; en azul, los plásmidos. Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico generalmente circular que se replican de manera autónoma y se transmiten (esto último por un proceso llamado conjugación) independientemente del ADN cromosómico. Están presentes principalmente en los procariotas (bacterias y arqueas). En los eucariotas solo se encuentran en las levaduras, pero también se han detectado plásmidos inactivos en las mitocondrias y los cloroplastos, puesto que estos orgánulos son de origen bacteriano.Mitochondrial plasmids. Springer Link. No son infecciosos (patógenos). Son ejemplos de elementos genéticos móviles; junto con los transposones y los virus constituyen vehículos para la transferencia horizontal de genes.
Los plásmidos están físicamente separados del cromosoma del huésped. Tienen un tamaño de 3 a 10 kb y pueden portar un número de 30 a 100 genes. El número de plásmidos por célula puede variar, dependiendo del tipo, desde una sola copia hasta algunos cientos. Los vectores plasmídicos permiten clonar ligandos de ADN exógeno (exterior a la célula) de hasta 4 kb ya que un tamaño mayor a este dificulta la clonación en estos vectores.
Los plásmidos son entidades acelulares, de esta manera son similares a los virus y viroides en tener el mismo comportamiento replicativo, transmisión entre huéspedes y ser vectores de genes. A pesar de que los plásmidos, virus y viroides sean "replicadores" y evolucionen generalmente no se clasifican como seres vivos. En comparación con los virus y viroides que dependen del genoma del huésped para ser replicados, los plásmidos se replican independientemente del genoma, por tanto los plásmidos cumplirían con un atributo de vida: la reproducción. Los plásmidos están filogenéticamente emparentados con los virus de ADN como Monodnaviria y algunos virus satélites de ADN puesto que ambos comparten una proteína única denominada Rep que les permite una replicación en círculo rodante y que no tiene homología con proteínas celulares, lo que sugiere que los plásmidos y los virus pueden tener orígenes anteriores a las células. También es posible según análisis de la proteína Rep que algunos plásmidos sean precursores de los virus de ADN del taxón Monodnaviria con la obtención de proteínas de ciertos virus para fabricar la cápside. Algunos plásmidos también pudieron evolucionar de virus de ADN según análisis filogenéticos.
En contraste con los virus y viroides que son parásitos intracelulares, los plásmidos son endosimbiontes mutualistas. A veces establecen relaciones beneficiosas con su célula huésped pero manteniendo su independencia en la replicación. No obstante en otras ocasiones pueden originar tumores. Portan genes de resistencia a antibióticos. A pesar de que se les considere un elemento genético de sus huéspedes, no siempre suelen estar dentro de ellos.
El término plásmido fue introducido por el biólogo molecular estadounidense Joshua Lederberg en 1952. Hubo que ir afinando la definición con el tiempo, ya que en un principio se había descrito de tal manera que incluía a los bacteriófagos. Los plásmidos solo pueden coexistir como una o más copias en cada bacteria, debido a la división celular pueden perderse en una de las bacterias segregadas.
Pueden ser introducidos en las células bacterianas por un proceso de transformación, por eso se utilizan como vectores de clonación.
Todos los vectores de clonación deben contener, al menos:
Un origen de replicación para poder tener más de una copia del mismo en la célula infectada. Dos genes que confieran resistencia a diferentes antibióticos (cloranfenicol y ampicilina), lo que permite la identificación de las células que portan a dicho vector.
Las moléculas de ADN plasmídico, adoptan una conformación tipo doble hélice al igual que el ADN de los cromosomas, aunque, por definición, se encuentran fuera de los mismos. Se han encontrado plásmidos en casi todas las bacterias. A diferencia del ADN cromosómico, los plásmidos no tienen proteínas asociadas.
En general, no contienen información esencial, sino que confieren ventajas al hospedador en condiciones de crecimiento determinadas. El ejemplo más común es el de los plásmidos que contienen genes de resistencia a un determinado antibiótico, de manera que el plásmido únicamente supondrá una ventaja en presencia de ese antibiótico.
Hay algunos plásmidos integrativos, es decir, plásmidos que tienen la capacidad de insertarse en el cromosoma bacteriano. Estos rompen momentáneamente el cromosoma y se sitúan en su interior, con lo cual la maquinaria celular también reproduce el plásmido automáticamente. Cuando ese plásmido se ha insertado se les da el nombre de episoma.
Los plásmidos se utilizan como vectores de clonación en ingeniería genética por su capacidad de reproducirse de manera independiente del ADN cromosomal así como también porque es relativamente fácil manipularlos e insertar en ellos nuevas secuencias genéticas.
Los plásmidos usados en ingeniería genética suelen contener uno o dos genes que les confieren resistencia a antibióticos y permiten seleccionar clones recombinantes. Hay otros métodos de selección además de la resistencia a antibióticos, como los basados en fluorescencia o en proteínas que destruyen las células sin uso de antibióticos. Estos nuevos métodos de selección de plásmidos son de uso frecuente en la agrobiotecnología, debido a la fuerte crítica de grupos ecologistas por la posibilidad de que haya antibióticos en los organismos modificados genéticamente.
Algunos plásmidos incluyen un sistema de adición o sistema de muerte postsegregacional (PSK, de postsegregational killing system). Estos producen en conjunto un veneno de larga vida y un antídoto de vida corta. Las células hija que retienen una copia del plásmido sobreviven, mientras que una célula hija que falla al integrar el plásmido muere o sufre una reducida tasa de crecimiento debido al veneno que obtuvo de la célula progenitora. Este es un ejemplo de plásmidos como el ADN replicante.
Desde un punto de vista evolutivo, los plásmidos se consideran elementos genéticos egoístas (o parasíticos), ya que en muchos casos no comparten intereses evolutivos con el cromosoma de la célula en la que se encuentran. Los plasmidos contienen genes por su propio mantenimiento y transmisión, los cuales pueden representar una carga fisiológica extra para la célula. A este fenómeno se le conoce como coste en el fitness bacteriano. Sin embargo, los plásmidos también pueden conferir funciones muy beneficiosas para las células en determinadas condiciones, como genes de resistencia a antibióticos en un ambiente de selección con estas moléculas. Además, estudios recientes han demostrado que los genes ubicados en plásmidos evolucionan de una forma distinta a la que lo hacen genes ubicados en los cromosomas. Los plásmidos también favorecen la evolución de sus huéspedes bacterianos gracias a otros elementos móviles que portan, como secuencias de inserción, que pueden provocar mutaciones al saltar y romper genes del cromosoma. Esto sugiere que las implicaciones evolutivas de los plásmidos van mucho más allá de la de ser meros vehículos de transmisión.
Epísomas alt=Dibujo comparativo de la actividad de los plásmidos|miniaturadeimagen|226x226px|Episoma plásmido
Un epísoma es un plásmido que puede integrarse por sí mismo al ADN cromosomal del organismo huésped. Por esta razón, puede mantenerse en contacto por un largo tiempo, ser duplicado en cada división celular del huésped y volverse parte básica de su mapa genético. Este término no se usa más en plásmidos, debido a que ahora está claro que una región homóloga con el cromosoma elabora un plásmido dentro de un epísoma.
Los plásmidos usados en ingeniería genética se denominan “vectores”. Se utilizan para transferir genes desde un organismo a otro y típicamente contienen un marcador genético confiriendo un fenotipo el cual puede ser seleccionado a favor o en contra. La mayoría también contienen un polivinculador o sitio de clonado múltiple (MCS), el cual es una pequeña región que contiene los sitios de restricción más comúnmente usados, permitiendo una fácil inserción de fragmentos de ADN en ese lugar.
Tipos Una forma de agrupar plásmidos es por su habilidad de transferirse a otra bacteria. Los plásmidos conjugativos contienen “tra-genes”, los cuales ejecutan complejos procesos de conjugación, como la transferencia sexual de plásmidos a otra bacteria. Los plásmidos no-conjugativos, son incapaces de iniciar una conjugación, de allí que ellos pueden transferirse únicamente con la asistencia de los plásmidos conjugativos y lo hacen “por accidente”. Una clase intermedia de plásmidos son los “movilizables” los cuales llevan solo un subtipo de genes requeridos para la transferencia. Ellos pueden “parasitar” un plásmido conjugativo, transfiriéndose a una alta frecuencia solo en su presencia.
Es posible para plásmidos de diferentes tipos el coexistir en una célula simple.
Siete tipos diferentes de plásmidos han sido encontrados en E.Coli. Pero normalmente plásmidos relacionados son incompatibles, en el sentido de que solo uno de ellos sobrevive en la línea celular, debido a la regulación de las funciones vitales de los plásmidos. Por lo tanto, los plásmidos pueden ser diferenciados de acuerdo a grupos de compatibilidad.
Otra forma de clasificar plásmidos es por función. Hay 6 clases principales:
Plásmidos de fertilidad También se conocen como factores F los cuales contienen tra-genes, son capaces de conjugarse. Desempeña un importante papel con la conjugación de E. coli. además de haber sido el primero en ser descrito tiene una longitud aproximada de 10 Kb. contiene genes responsables de la unión a la célula, y de la transferencia del plásmido ubicado entre cepas bacterianas específicas en el proceso de conjugación. Gran parte del conjunto de la información para la transferencia de plásmidos se encuentra ubicada en el operón tra, el cual contiene menos de 28 genes. Estos genes dirigen la formación de pili sexuales que unen a una célula donadora, a una receptora, otros genes en cambio colaboran en la transferencia de ADN. También contienen segmentos denominados secuencias de inserción, colaboran en la inserción del plásmido en el cromosoma y en la célula del huésped, por lo que puede existir fuera del cromosoma bacteriano o estar integrado en él.
Plásmidos de resistencia miniaturadeimagen|Bacterias en proceso de conjugación por medio de pili sexual. Una con plásmido R y otra receptora.