Teórica Genética. Bacteriófagos-Transducción 2015

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.
Los virus 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. Infectan especies de
Bacterias y Arqueas.
Modelo de estudio de la genética y biol. 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 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: alternan entre un ciclo lítico y otro lisogénico. Ej. fago lambda (λ),
fago P1.
Infección por un
fago temperado
Bacteriófago lambda (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 (fago
lambda) por recombinación sitio-específica
attB: sitio de recombinación en la bacteria; attP: sitio de recombinación en el fago.
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
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 . Una enzima
viral corta el ADN doble cadena
comprendido entre 2 sitios cos.
Transducción
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 generalizada
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.
Genoma del fago P22
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. Esto genera 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