Bacteriófagos. Transducción

Transcripción

1 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

2 Comparación entre virus y bacterias

3 Tipos de bacteriófagos en base a su estructura Polihédricos: Mu, T4 (a), T2, lambda λ (b) Filamentosos: M13 (c), fd

4 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

5 Ciclo de replicación de un bacteriófago Curva de crecimiento de un virus en replicación

6 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

7 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.

8 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

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10 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.

11 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.

12 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).

13 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

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15 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.

16 Transducción especializada. Fago λ

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18 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