los bacteriófagos (fagos) son virus que infectan específicamente a las bacterias. Tienen un ciclo de vida de dos fases, residiendo en un estado latente dentro del genoma del huésped (ciclo lisogénico) o secuestrando la maquinaria celular del huésped para su propia replicación (ciclo lítico). Aquí exploraremos los pasos importantes del ciclo lítico.
¿Qué es el ciclo lítico?,
mientras que el resultado final del ciclo lítico es la producción de nueva progenie de fagos y la muerte de la célula bacteriana huésped, este es un proceso de varios pasos que implica una coordinación precisa de la transcripción génica y los procesos físicos. El fago debe identificar una célula bacteriana huésped susceptible y adecuada a la que pueda adherirse. Tras la introducción de material genético fago en la célula, el genoma del huésped es destruido, y el fago utiliza la maquinaria celular huésped para hacer copias de su propio genoma y sintetizar los componentes estructurales., Se ensamblan nuevos fagos antes de que la célula huésped finalmente se Lise y la progenie de fagos se libere en el entorno circundante para encontrar nuevas células diana.
pasos del ciclo lítico
fijación del fago
para entrar en una célula bacteriana huésped, el fago debe primero adherirse a la bacteria (también llamada adsorción). El contacto inicial entre el fago y la bacteria a menudo ocurre a través de colisiones aleatorias y la Unión inicial es reversible. No todas las combinaciones de bacterias y fagos tienen receptores compatibles y proteínas de unión al receptor, por lo que este es un proceso selectivo., Diferentes especies de fagos se dirigen a una gama de moléculas diferentes en las células bacterianas, incluidas las mitades de polisacáridos, proteínas y otras estructuras de la superficie celular como pili. Por lo que sabemos, estas moléculas Diana pertenecen a la categoría de componentes de la pared celular bacteriana o estructuras sobresalientes.
Las proteínas de unión al receptor de fagos se asocian con mayor frecuencia con colas de fagos, pero se han identificado en otras ubicaciones de fagos. Después de la Unión reversible, el fago se une irreversiblemente a la célula, no siempre a través del mismo receptor que el paso de unión inicial., Este proceso de enlace en dos pasos puede ser beneficioso, especialmente en casos en los que el dominio de enlace irreversible es menos fácil de acceder, mejorando la probabilidad de emparejamiento con la celda de destino correcta.
Las bacterias tienen varias formas de defenderse de la fijación de fagos que se centran alrededor de enmascarar los receptores con capas de mucoides o mucosas, produciendo inhibidores competitivos o bloqueando el acceso. Los receptores de fagos a menudo se identifican por mutaciones que hacen que las bacterias sean resistentes a la lisis de fagos., La base de datos de receptores de fagos (PhReD) proporciona un repositorio útil de receptores conocidos en las superficies de las células huésped.
la entrada de células bacterianas
La adsorción exitosa desencadena las siguientes etapas de la infección que requiere la inyección del material genético del fago en la célula huésped. Para esto el fago debe penetrar la célula bacteriana. La evidencia ha sugerido que la fijación y la penetración están coordinadas por la placa base en el fago de cola. Las colas de fagos varían ampliamente a través de la naturaleza, pero las más sofisticadas tienen un tubo para entregar material genético rodeado por una vaina contráctil., La vaina se contrae como un resorte en espiral y luego en la liberación conduce el tubo en la célula bacteriana. En el fago T4, todo el complejo placa base-tubo de cola consiste en alrededor de un millón de átomos, formando 145 cadenas de 15 proteínas diferentes. La célula fágica vacía que queda fuera de la bacteria se llama fantasma o dona.
replicación del fago
Una vez dentro, el fago sintetiza proteínas tempranas incluyendo endonucleasas y exonucleasas que degradan el genoma del huésped. Entonces son capaces de utilizar la maquinaria de la célula huésped para sintetizar proteínas y producir progenie., Los nucleótidos liberados pueden ser reciclados por el fago para la replicación de su propia progenie (por ejemplo, fago T7) o excretados de la célula huésped (por ejemplo, fago T5). Pequeñas modificaciones químicas (en el caso del fago T4, modificación química de las citidinas virales) al genoma del fago permiten que su material genético se diferencie del genoma del huésped y evita la auto-degradación durante este proceso. Otras proteínas tempranas incluyen aquellas necesarias para la replicación del genoma del fago., El ARN no se descompone, por lo que el fago también puede producir inhibidores que evitan que la ARN polimerasa del huésped interfiera con las polimerasas virales durante una infección posterior. El genoma del fago recién sintetizado produce proteínas tardías, incluidas las subunidades de la cápside y la cola. Este proceso puede ocurrir a los pocos minutos de que la bacteria se infecte.
El nacimiento del nuevo fago
Una vez que todas las partes componentes han sido sintetizadas, deben ensamblarse en Fago maduro. Las proteínas de la cápside se ensamblan para formar cabezas vacías en las que se empaqueta el ADN fago condensado., Las partes de la cola se ensamblan independientemente de la estructura de la cabeza y el último paso en la síntesis es unir las cabezas rellenas a las colas para formar fagos de progenie.
Las enzimas producidas por el fago debilitan gradualmente la pared celular bacteriana y, finalmente, las células bacterianas se lyse, liberando en promedio 100-200 progenie de fagos en el entorno circundante.
debido a la naturaleza de las infecciones, los fagos líticos no alteran el fenotipo o genotipo de las células que infectan., Sin embargo, ejercen una presión selectiva sobre la población bacteriana, eliminando huéspedes susceptibles y promoviendo la propagación de resistencia, por transferencia de genes, por ejemplo, dentro de la población bacteriana.
Ver el ciclo lítico en acción.