Bacteriófagos. Transducción

Virus: elemento genético que contiene ADN o ARN rodeado por una cápside

proteica y que sólo se replica dentro de la célula huésped.

Explotan la maquinaria metabólica de la célula.

Infectan todo tipo de organismos.

Modelo de estudio para la genética y bioquímica de procesos celulares

(replicación, regulación génica), desarrollo de enfermedades.

Herramientas importantes para la genética microbiana y la ingeniería genética.

Genomas virales: ADN o ARN, simple cadena o doble cadena, circular o lineal.

Bacteriófago (fago): virus que infectan bacterias y arqueas.

Modelo de estudio de la genética y biología molecular de la replicación viral

Comparación entre virus

y bacterias

Tipos de bacteriófagos en base a su estructura

Polihédricos:

Mu, T4 (a), T2, lambda λ

(b)

Filamentosos:

M13 (c), fd

Cuantificación de fagos mediante el ensayo de la “placa”

Placa: área clara (lisis) sobre el césped de

células sensibles. Se asume que cada placa se

originó de la replicación de un único virus

Ciclo de replicación de un bacteriófago

Curva de crecimiento de un

virus en replicación

Ciclos de vida de los bacteriófagos:

Fagos virulentos: matan al huésped luego de la infección. Ej. fagos T (T4)

Fagos temperados: alternancia de ciclos lítico y lisogénico. Ej. λ, P1.

Infección por un

fago temperado

Bacteriófago λ

Fago temperado que infecta células de E coli

Micrografía

electrónica del fagoλ

Mapa genético del fago λ

El fago presenta un genoma de ADN doble

cadena lineal con extremos cohesivos (sitios

cos) que se ligan en el citoplasma de la célula

infectada dando una estructura circular.

Integración de fagos temperados al cromosoma bacteriano (λ) por

recombinación sitio-específica

attB: sitio de recombinación en la bacteria; attP: sitio de recombinación en el fago.

attB y attP comparten 15 pb de homología en la región de recombinación que dan

lugar a la integración del fago mediada por la recombinasa INT (integrasa).

La excisión es catalizada por las proteínas fágicas XIS e INT que reconocen los

nuevos sitios attL y attR

Integración/excisión del fago λ

Fago λ posee dos modos de replicación: (a) en

estadios tempranos de la infección y (b) al final. El

mecanismo de circulo rodante produce concatenados del

genoma viral que son procesados y empaquetados dentro

de las cápsides

Ensamblado del Fago λ . a y b: ensamblado de las

proteínas de la cápside. C: una enzima viral (terminasa)

corta el ADN doble cadena comprendido entre 2 sitios cos.

Replicación y ensamblado del fago λ

Transducción: transferencia de información genética no viral desde una célula a

otra mediada por virus. Resulta como consecuencia de errores en el desarrollo de

ciertos fagos.

Transducción generalizada: cualquier porción del cromosoma del huésped es

empaquetada en reemplazo del genoma viral.

Transducción especializada: ADN de regiones específicas del cromosoma del

huésped se integran en el genoma viral, generalmente reemplazando alguno de

sus genes.

Transducción

Transducción generalizada

Genoma del fago P22

Ciclo de vida de los fagos tipo P22 y P1

Son fagos temperados, presentan ADN doble cadena. Se replican bi-direccionalmente y por

círculo rodante. Poseen sitios pac necesarios para iniciar el procesamiento de los concatenados

virales.

El fago P1 empaqueta su ADN a partir de un sitio pac entre 7-12 % más

que un genoma completo hasta que se llena la cápside. Se originan

genomas virales circularmente permutados y con redundancias

terminales. Ej. ABCDEFAB; CDEFABCD, etc

Al infectar una nueva célula, los genomas lineales del virus se

recircularizan por recombinación homóloga a nivel de los extremos

redundantes generando un genoma viral del tamaño original (ABCDEF).

Transducción generalizada

Pseudo-sitios pac presentes en el cromosoma bacteriano son usados para

empaquetar ADN cromosómico de la bacteria en lugar de ADN del fago P1

Mediante dos eventos de recombinación se inserta el fragmento de ADN

transducido en la célula huésped. El ADN del huésped es removido en este

proceso y degradado.

Transducción especializada. Fago λ

Destino del ADN incorporado por procesos de transferencia horizontal

1. Estabilización del ADN extraño por circularización separada del ADN endógeno.

Puede ser: un replicón (plásmido); si no es un replicón se pierde cuando la bacteria

se replica (ej. transductante abortiva).

2. Degradación del ADN extraño por endonucleasas del huésped.

Ocurre cuando el ADN extraño no tiene homología con el endógeno. Participan

endonucleasas de restricción. Las bacterias poseen sistemas para distinguir el

ADN propio del exógeno (sistemas de metilación-restricción). Hay varios tipos.

3. Recombinación (R. H) del ADN extraño con el endógeno para formar un

cromosoma híbrido