La lisogenia , o ciclo lisogénico , es uno de los dos ciclos de reproducción viral (el ciclo lítico es el otro). La lisogenia se caracteriza por la integración del ácido nucleico del bacteriófago en el genoma de la bacteria huésped o la formación de un replicón circular en el citoplasma bacteriano. En esta condición, la bacteria continúa viviendo y reproduciéndose normalmente. El material genético del bacteriófago, llamado profago , puede transmitirse a las células hijas en cada división celular subsiguiente, y eventos posteriores (como la radiación UV o la presencia de ciertas sustancias químicas) pueden liberarlo, provocando la proliferación de nuevos fagos a través del lítico. ciclo. [1]Los ciclos lisogénicos también pueden ocurrir en eucariotas , aunque el método de incorporación de ADN no se comprende completamente.
La diferencia entre los ciclos lisogénico y lítico es que, en los ciclos lisogénicos, la propagación del ADN viral se produce a través de la reproducción procariota habitual, mientras que un ciclo lítico es más inmediato porque da como resultado la creación de muchas copias del virus muy rápidamente y la la célula está destruida. Una diferencia clave entre el ciclo lítico y el ciclo lisogénico es que el último no lisa la célula huésped de inmediato. [2] Los fagos que se replican solo a través del ciclo lítico se conocen como fagos virulentos, mientras que los fagos que se replican utilizando ciclos líticos y lisogénicos se conocen como fagos templados . [1]
En el ciclo lisogénico, el ADN del fago se integra primero en el cromosoma bacteriano para producir el profago. Cuando la bacteria se reproduce, el profago también se copia y está presente en cada una de las células hijas. Las células hijas pueden continuar replicándose con el profago presente o el profago puede salir del cromosoma bacteriano para iniciar el ciclo lítico. [1] En el ciclo lisogénico, el ADN del hospedador no se hidroliza, pero en el ciclo lítico el ADN del hospedador se hidroliza en la fase lítica.
Los bacteriófagos son virus que infectan y se replican dentro de una bacteria. Los fagos templados (como el fago lambda ) pueden reproducirse utilizando tanto el ciclo lítico como el lisogénico. A través del ciclo lisogénico, el genoma del bacteriófago no se expresa y, en cambio, se integra en el genoma de la bacteria para formar el profago . [3] Dado que la información genética del bacteriófago se incorpora a la información genética de la bacteria como un profago, el bacteriófago se replica pasivamente a medida que la bacteria se divide para formar células bacterianas hijas. [3] En este escenario, las células de las bacterias hijas contienen profagos y se conocen como lisógenos.. Los lisógenos pueden permanecer en el ciclo lisogénico durante muchas generaciones, pero pueden cambiar al ciclo lítico en cualquier momento mediante un proceso conocido como inducción. [3] Durante la inducción, el ADN del profago se extrae del genoma bacteriano y se transcribe y traduce para producir proteínas de recubrimiento para el virus y regular el crecimiento lítico. [3]
El organismo modelo para estudiar la lisogenia es el fago lambda. La integración del profago, el mantenimiento de la lisogenia, la inducción y el control de la escisión del genoma del fago en la inducción se describen en detalle en el artículo del fago lambda .
Los bacteriófagos son parásitos porque infectan a sus huéspedes, utilizan maquinaria bacteriana para replicarse y, en última instancia, lisan las bacterias. Los fagos templados pueden generar ventajas y desventajas para sus huéspedes a través del ciclo lisogénico. Durante el ciclo lisogénico, el genoma del virus se incorpora como profago y un represor evita la replicación viral. No obstante, un fago templado puede escapar de la represión para replicarse, producir partículas virales y lisar las bacterias. [5] El fago templado que escapa a la represión sería una desventaja para la bacteria. Por otro lado, el profago puede transferir genes.que mejoran la virulencia del huésped y la resistencia al sistema inmunológico. Además, el represor producido por el profago que evita que los genes del profago se expresen confiere inmunidad a la bacteria huésped frente a la infección lítica por virus relacionados. [5]
Recientemente se ha descrito
otro sistema, el arbitrium , para bacteriófagos que infectan varias especies de Bacillus , en el que la decisión entre lisis y lisogenia se transmite entre bacterias por un factor peptídico . [6] [7]
En algunas interacciones entre fagos lisogénicos y bacterias, puede ocurrir la conversión lisogénica, que también se puede llamar conversión de fagos. Es cuando un fago templado induce un cambio en el fenotipo de la bacteria infectada que no forma parte de un ciclo de fagos habitual. Los cambios a menudo pueden involucrar la membrana externa de la célula haciéndola impermeable a otros fagos o incluso aumentando la capacidad patógena de la bacteria para un huésped. De esta manera, los bacteriófagos templados también juegan un papel en la propagación de factores de virulencia , como exotoxinas y exoenzimas, entre las bacterias. Este cambio luego permanece en el genoma de la bacteria infectada y se copia y se transmite a las células hijas.
Se ha demostrado que la conversión lisogénica permite la formación de biopelículas en Bacillus anthracis [8] Las cepas de B. anthracis curadas de todos los fagos no pudieron formar biopelículas, que son comunidades bacterianas adheridas a la superficie que permiten a las bacterias acceder mejor a los nutrientes y sobrevivir a las tensiones ambientales. [9] Además de la formación de biopelículas en B. anthracis , la conversión lisogénica de Bacillus subtilis , Bacillus thuringiensis y Bacillus cereus ha mostrado una mayor tasa o extensión de esporulación. [8] La esporulación produce endosporas., que son formas metabólicamente latentes de las bacterias que son altamente resistentes a la temperatura, la radiación ionizante, la desecación, los antibióticos y los desinfectantes. [8]
También se ha demostrado que las bacterias no virulentas se transforman en patógenos altamente virulentos a través de la conversión lisogénica con los factores de virulencia transportados por el profago lisogénico. [10] Los genes de virulencia que se encuentran dentro de los profagos como elementos genéticos autónomos discretos, conocidos como imbéciles , confieren una ventaja a las bacterias que indirectamente beneficia al virus a través de una mayor supervivencia del lisógeno. [8]
Ejemplos:
Se han propuesto estrategias para combatir ciertas infecciones bacterianas mediante el bloqueo de la inducción de profagos (la transición del ciclo lítico al ciclo lisogénico) mediante la eliminación de agentes de inducción in vivo . [10] Las especies reactivas de oxígeno (ROS), como el peróxido de hidrógeno, son agentes oxidantes fuertes que pueden descomponerse en radicales libres y dañar el ADN de las bacterias, lo que conduce a la inducción de profagos. [10] Una estrategia potencial para combatir la inducción de profagos es mediante el uso de glutatión , un potente antioxidante que puede eliminar los radicales libres intermedios. [10]Otro enfoque podría ser provocar la sobreexpresión del represor de CI, ya que la inducción de profagos solo se produce cuando la concentración de represor de CI es demasiado baja. [10]