9.7G: Bacteriófagos Templados - Lambda y P1

En virología, templado se refiere a la capacidad de algunos bacteriófagos para mostrar un ciclo de vida lisogénico.

Objetivos de aprendizaje

• Evaluar las diferencias entre los fagos templados, P1 y lambda

Puntos Clave

• Muchos fagos templados pueden integrar sus genomas en el cromosoma de su bacteria huésped, convirtiéndose juntos en un lisógeno a medida que el genoma del fago se convierte en un profago. Un fago templado también es capaz de experimentar un ciclo de vida productivo típicamente lítico.
• P1 es un bacteriófago templado (fago) que infecta Escherichia coli y algunas otras bacterias. Una característica única del fago P1 es que durante la lisogenia su genoma no se incorpora al cromosoma bacteriano, como se observa comúnmente durante la lisogenia de otros bacteriófagos.
• El fago λ de enterobacterias (fago lambda, colifago λ) es un virus bacteriano, o bacteriófago, que infecta la especie bacteriana Escherichia coli.
• Con la infección de una bacteria por fago, generalmente se produce un ciclo lítico donde el ADN lambda se replica muchas veces y se expresan los genes de las proteínas cabeza, cola y lisis. Bajo ciertas condiciones, el ADN del fago puede integrarse en el cromosoma de la célula huésped en la vía lisogénica.

Términos Clave

• Ciclo de vida lítico: Uno de los dos ciclos de reproducción viral (siendo el otro el ciclo lisogénico). El ciclo lítico se considera típicamente el principal método de replicación viral y resulta en la destrucción de la célula infectada.
• bacteriófago templado: Fagos capaces de someterse a lisogenia.

En virología, templado se refiere a la capacidad de algunos bacteriófagos (notable colifago λ) para mostrar un ciclo de vida lisogénico. Muchos (pero no todos) los fagos templados pueden integrar sus genomas en el cromosoma de su bacteria huésped, convirtiéndose juntos en un lisógeno a medida que el genoma del fago se convierte en un profago. Un fago templado también es capaz de experimentar un ciclo de vida productivo, típicamente lítico, donde se expresa el profago, replica el genoma del fago y produce progenie fágica, que luego abandona la bacteria. Con el fago el término virulento se usa a menudo como antónimo a templado, pero más estrictamente un fago virulento es aquel que ha perdido su capacidad de mostrar lisogenia a través de la mutación, en lugar de un linaje fago sin potencial genético para mostrar nunca lisogenia (que más adecuadamente sería descrito como un fago obligatoriamente lítico).

P1 es un bacteriófago templado (fago) que infecta Escherichia coli y algunas otras bacterias. Cuando se somete a un ciclo lisogénico, el genoma del fago existe como un plásmido en la bacteria, a diferencia de otros fagos (por ejemplo, el fago lambda) que se integran en el ADN del huésped. P1 tiene una “cabeza” icosaédrica que contiene el ADN, unida a una cola contráctil con seis fibras de cola.

El virión es similar en estructura al fago T4, pero más simple. Tiene una cabeza icosaédrica que contiene el genoma unido en un vértice a la cola. La cola tiene un tubo rodeado por una vaina contráctil, y termina en una placa base con seis fibras de cola. Las fibras de la cola están involucradas en unirse al hospedador y proporcionar especificidad.

Alrededor de 93Kbp de longitud, el genoma del fago P1 es moderadamente grande en comparación con los genomas de otros, como T4 (169Kbp), lambda (48Kbp) y Ff (6.4Kbp). En la partícula viral se encuentra en forma de una molécula lineal de ADN bicatenario. Una vez insertado en el hospedador, circulariza y se replica como un plásmido.

Los fagos templados, como el P1, tienen la capacidad de existir dentro de la célula bacteriana que infectan de dos maneras diferentes. En la lisogenia, P1 puede existir dentro de una célula bacteriana como un ADN circular, en que existe replicándose como si fuera un plásmido y no causa la muerte celular. Alternativamente, en su fase lítica, P1 puede promover la lisis celular durante el crecimiento, dando como resultado la muerte de la célula huésped. Durante la lisogenia, no se producen nuevas partículas de fago. Por el contrario, durante el crecimiento lítico se ensamblan muchas nuevas partículas de fago y se liberan de la célula. Al alternar entre estos dos modos de infección, P1 puede sobrevivir durante condiciones nutricionales extremas que pueden imponerse al huésped bacteriano en el que existe.

Una característica única del fago P1 es que durante la lisogenia su genoma no se incorpora al cromosoma bacteriano, como se observa comúnmente durante la lisogenia de otros bacteriófagos. En cambio, P1 existe independientemente dentro de la célula bacteriana, al igual que lo haría un plásmido. P1 se replica como un plásmido de 90 kilobases (kb) en estado lisogénico y se divide por igual en dos nuevas células hijas durante la división celular normal.

El fago λ de enterobacterias (fago lambda, colifago λ) es un virus bacteriano, o bacteriófago, que infecta la especie bacteriana Escherichia coli. Este virus es templado y puede residir dentro del genoma de su huésped a través de la lisogenia.

El fago lambda consiste en una partícula de virus que incluye una cabeza (también conocida como cápside), una cola y fibras de cola. La cabeza contiene el genoma de ADN circular bicatenario del fago. La partícula de fago reconoce y se une a su huésped, E. coli, provocando que el ADN en la cabeza del fago sea expulsado a través de la cola hacia el citoplasma de la célula bacteriana. Por lo general, se produce un “ciclo lítico”, donde el ADN lambda se replica muchas veces y se expresan los genes de las proteínas cabeza, cola y lisis. Esto conduce al ensamblaje de múltiples nuevas partículas de fago dentro de la célula y posterior lisis celular, liberando el contenido celular, incluyendo viriones que han sido ensamblados, en el ambiente. Sin embargo, bajo ciertas condiciones el ADN del fago puede integrarse en el cromosoma de la célula huésped en la vía lisogénica. En este estado, el ADN λ se llama profago y permanece residente dentro del genoma del huésped sin daño aparente para el huésped. El huésped puede denominarse lisógeno cuando un profago está presente.

Figura: Inserción del bacteriófago lambda: Representación esquemática de la inserción del bacteriófago lambda. Observe cómo sib es desplazado por el evento de recombinación del marco de lectura abierto del promotor PL extendido N.

La partícula del virus consiste en una cabeza y una cola que pueden tener fibras de cola. La cabeza contiene 48,490 pares de bases de ADN lineal bicatenario, con segmentos monocatenarios de 12 bases en ambos extremos 5'. Estos dos segmentos monocatenarios son los “extremos pegajosos” de lo que se llama el sitio cos. El sitio cos circulariza el ADN en el citoplasma del huésped. En su forma circular, el genoma del fago es, por lo tanto, de 48,502 pares de bases de longitud. El profago existe como una sección lineal de ADN insertado en el cromosoma huésped.