Biologia de los microorganismos-1068 (463)

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G E N Ó M I C A M I C R O B I A N A 221
U
N
ID
A
D
 2
MINIRREVISIÓN
 ¿Cuál es la diferencia entre el genoma esencial y el 
pangenoma?
 ¿Qué es una isla cromosómica y cómo se puede identificar 
que tienen un origen «foráneo»?
 ¿Qué es una isla de patogenicidad y cómo se mueven entre 
las especies bacterianas? 
cromosómica entera entre bacterias relacionadas; la transferen-
cia puede darse por cualquiera de los mecanismos de transfe-
rencia horizontal: transformación, transducción y conjugación 
(Figura 6.29). Se piensa que tras la inserción en el genoma de 
una nueva célula hospedadora, las islas cromosómicas van acu-
mulando mutaciones de forma gradual, de modo que después 
de muchas generaciones las islas cromosómicas suelen perder 
su capacidad para desplazarse. 
Islas de patogenicidad y evolución de la virulencia
La comparación de los genomas de las bacterias patógenas con 
los de sus parientes cercanos inocuos revela a menudo la exis-
tencia de islas cromosómicas que codifican factores de virulen-
cia, proteínas especiales u otras moléculas o estructuras que 
ayudan a desencadenar la enfermedad (Capítulo 23). Algunos 
genes de virulencia se encuentran en plásmidos o en bacteriófa-
gos lisogénicos ( Secciones 8.8 y 10.7). No obstante, muchos 
otros están agrupados en regiones cromosómicas llamadas islas
de patogenicidad (Figuras 6.31 y 6.33). 
Las islas de patogenicidad son las islas cromosómicas mejor 
estudiadas. A pesar que se consideran como una subclase de las 
islas cromosómicas, islas genéticamente relacionadas que com-
parten genes homólogos para la integración y la conjugación 
pueden tener genes de virulencia en algunas bacterias mientras 
que en otras llevan genes para la biodegradación. Por ejem-
plo, la identidad y ubicación en el cromosoma de la mayoría de 
los genes de las cepas patógenas de Escherichia coli correspon-
den a los de la cepa de laboratorio inocua E. coli K-12, como 
cabría esperar. Sin embargo, la mayoría de las cepas patógenas 
contienen islas de patogenicidad de tamaño considerable que 
no se encuentran en el cromosoma de E. coli K-12 (Figura 6.33). 
En consecuencia, dos cepas de la misma especie bacteriana 
pueden mostrar diferencias significativas en el tamaño de su 
genoma debido a la presencia o ausencia de la isla. Así, como 
se puede ver en la Tabla 6.1, la cepa enterohemorrágica E. coli 
O157:H7 contiene un 20 % más de DNA y genes de la cepa E. 
coli K-12.
En determinadas cepas de la bacteria patógena grampositiva 
Staphylococcus aureus se encuentran pequeñas islas de pato-
genicidad que codifican una serie de factores de virulencia, y 
que pueden ser desplazadas a otras células por bacteriófagos 
atemperados ( Sección 10.7). Las islas son menores que el 
genoma del fago y cuando se escinden del cromosoma y se repli-
can, inducen la formación de partículas fágicas defectivas que 
portan los genes de las islas pero que son demasiado pequeñas 
para contener el genoma del fago. De este modo las cepas de 
S. aureus que no tienen islas pueden obtenerlas rápidamente y
convertirse en patógenos más efectivos.
Cepa de
E. coli
K-12
536
073
4.639.221
4.938.875
5.231.428
Genoma (bp)
Profago
P
A
I V
II
P
A
I IV
P
A
I V
I
C
I
PA
I V
PAI I
P
A
I II
P
A
I 
II
I
C
I
40
00
00
0 
1
0
0
0
0
0
0
 
500000 
45
000
000 
0
15
00
0
0
0
 
2000
000
 
3
000000 
2500000 
3
5
0
0
0
0
0
 
Figura 6.33 Islas de patogenicidad en Escherichia coli. Mapa genético
de la cepa E. coli 536, un patógeno del aparato urinario, comparado con 
una segunda cepa patógena (073) y la cepa no patógena K-12. Las cepas 
patógenas contienen islas de patogenicidad, de modo que sus cromosomas 
son más largos que el de K-12. En el círculo interior se muestran los pares 
de bases de nucleótidos. En el círculo irregular se indica la distribución 
del contenido GC del DNA; las regiones donde el contenido en GC varía 
bruscamente respecto a la media del genoma, aparecen en rojo. En el círculo 
exterior se comparan los tres genomas: en verde, los genes comunes a las 
tres cepas; en rojo, los genes presentes solo en las cepas patógenas; en 
azul, los genes presentes únicamente en la cepa 536; en naranja, los genes 
de la cepa 536 presentes en una ubicación distinta que en la cepa 073. 
Algunos insertos muy pequeños se han eliminado para mayor claridad. PAI, 
isla de patogenicida; CI, isla cromosómica. Profago, DNA de un bacteriófago 
atemperado. Obsérvese la correlación entre las islas genómicas y la variación 
en el contenido en GC. Datos adaptados de Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103: 
12879-12884 (2006).
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