Plásmido

Qué es un plásmido

La palabra procede de un neologismo del inglés plasmid, acuñado en 1952 por el biólogo Joshua Lederberg como término genérico para "cualquier determinante hereditario extracromosómico". Lederberg lo construyó fusionando "cytoplasm" (citoplasma) con el sufijo "-id" (del latín id, "eso"), buscando una etiqueta neutra que no prejuzgara la naturaleza de estos elementos, entonces mal conocidos. Durante casi una década convivió con "episoma", propuesto por François Jacob y Élie Wollman para los elementos capaces de integrarse en el cromosoma; con el tiempo, "plásmido" acabó imponiéndose como término paraguas.

Genéticamente, un plásmido se comporta como un replicón autónomo: posee su propio origen de replicación y no depende de la maquinaria de división del cromosoma principal para perpetuarse. Su tamaño oscila entre unos pocos cientos de pares de bases y varios cientos de miles, y puede portar desde un puñado de genes hasta cerca de un centenar.

Estructura y replicación

El ADN plasmídico circular cerrado adopta de forma natural una conformación superenrollada, más compacta que la forma relajada que resulta cuando se rompe una de las dos cadenas. Ese superenrollamiento no es un detalle anecdótico: almacena energía que la célula aprovecha para separar las hebras durante la replicación y la transcripción. Una proteína iniciadora, codificada por el propio plásmido, reconoce el origen de replicación y pone en marcha la síntesis de una nueva copia.

Según la familia del plásmido y el sistema que regula su propia proliferación, el número de copias por célula puede ir de una sola unidad a varios cientos. Los de mayor tamaño suelen mantenerse en pocas copias; los pequeños, en cambio, alcanzan con frecuencia varias decenas simultáneas. Esta variabilidad tiene consecuencias prácticas en biotecnología, donde interesa maximizar el rendimiento de un gen clonado.

Tipos de plásmidos

La clasificación funcional distingue varias familias. Los plásmidos conjugativos, encabezados por el factor F descrito originalmente en Escherichia coli, codifican el aparato necesario para transferirse a otra célula mediante un puente proteico llamado pilus sexual. Los no conjugativos carecen de esa maquinaria y solo se propagan verticalmente, de una generación a la siguiente, salvo que una célula donante conjugativa los movilice de forma indirecta.

Por el tipo de información que portan se habla de plásmidos R, que codifican resistencia a antibióticos o metales pesados; plásmidos Col, productores de bacteriocinas que eliminan bacterias competidoras de la misma especie; plásmidos de virulencia, con genes de toxinas y factores que favorecen la infección, y plásmidos degradativos, capaces de metabolizar compuestos poco frecuentes como hidrocarburos aromáticos. Una misma bacteria puede alojar varios plásmidos distintos a la vez, siempre que no compitan por el mismo sistema de replicación.

Papel en la resistencia a antibióticos y en biotecnología

Durante un brote de disentería en Japón en 1957, un grupo de investigadores observó que la resistencia simultánea a varios antibióticos podía transferirse entre bacterias distintas con una facilidad que no encajaba con la herencia cromosómica clásica. El hallazgo condujo a la caracterización de los llamados factores R, plásmidos de resistencia que hoy se reconocen como uno de los principales vehículos de la propagación de la multirresistencia bacteriana. Esa capacidad de saltar entre especies convierte a los plásmidos, junto con los transposones y los bacteriófagos, en piezas centrales de la transferencia horizontal de genes.

La misma propiedad que preocupa en microbiología clínica resulta útil en el laboratorio. Desde la década de 1970, los plásmidos se emplean como vectores de clonación: se les inserta un fragmento de ADN de interés y, al introducirlos en una bacteria huésped, cada división celular genera nuevas copias del gen foráneo. Así se produjo en 1982 la primera proteína recombinante aprobada para uso humano, la insulina, obtenida a partir de un plásmido portador del gen humano correspondiente insertado en Escherichia coli.

Diferenciación con otros elementos genéticos móviles

Conviene no confundir el plásmido con estructuras que le son afines pero funcionalmente distintas. El episoma es, en sentido estricto, un plásmido capaz de integrarse de forma reversible en el cromosoma bacteriano; todo episoma es un plásmido, pero no a la inversa. El transposón se desplaza de un punto a otro del genoma mediante mecanismos de escisión e inserción, sin constituir por sí mismo una unidad de replicación autónoma. El bacteriófago, por su parte, es de origen viral: fuera de la célula existe como partícula infecciosa con cápside proteica, algo que ningún plásmido posee. Y frente al cromosoma bacteriano, que contiene los genes esenciales para la supervivencia, el plásmido es siempre prescindible en condiciones normales de crecimiento.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene exactamente la palabra "plásmido"?

De un acrónimo deliberadamente vago acuñado por Joshua Lederberg en 1952, combinando "citoplasma" con la partícula latina "-id". El propio Lederberg reconoció que buscaba un término que no comprometiera hipótesis sobre la naturaleza física del elemento, algo que en aquellos años aún se discutía.

¿Todos los plásmidos son perjudiciales para la bacteria que los porta?

No. Muchos aportan ventajas selectivas claras en condiciones concretas, como la resistencia a un antibiótico presente en el medio. Mantener un plásmido también supone un coste metabólico, de modo que su persistencia depende del equilibrio entre ese coste y el beneficio que ofrece.

¿Puede un plásmido pasar de una especie bacteriana a otra completamente distinta?

Sí, y es precisamente lo que preocupa en el contexto de la resistencia a antibióticos. Los plásmidos conjugativos de amplio rango de huésped, como el descrito para Streptococcus en estudios de estructura molecular, se transfieren entre géneros bacterianos distantes.

¿Existen plásmidos fuera de las bacterias?

Se han descrito en algunas levaduras, el ejemplo mejor caracterizado es el plásmido 2 micras de Saccharomyces cerevisiae. También se han identificado plásmidos inactivos en mitocondrias y cloroplastos, orgánulos de origen bacteriano según la teoría endosimbiótica.

Referencias

1. National Human Genome Research Institute (NIH). Glosario sobre genómica: Plásmido
2. Lederberg J. Plasmid (1952-1997). Plasmid. 1998
3. EcoSal Plus (American Society for Microbiology). A Brief History of Plasmids
4. The Biochemist (Biochemical Society). Plasmids and the spread of antibiotic resistance