Virus Bacterianos BACTERIÓFAGOS
GENERALIDADES Los bacteriófagos son parásitos intracelulares obligados que se multiplican al interior de las bacterias, haciendo uso de algunas o todas sus maquinarias biosintéticas. Existen muchas similitudes entre los bacteriófagos y los virus de células animales. Es necesario el conocimiento del ciclo de vida del bacteriófago para entender uno de los mecanismos por los cuales los genes bacterianos pueden transferirse de una bacteria a otra: TRANSDUCCIÓN.
COMPOSICIÓN Todos contienen ácido nucleico y proteína. El ácido nucleico puede ser DNA o RNA pero no ambos y puede existir en varias formas (cadena doble, cadena sencilla, lineal o circular). CLASIFICACIÓN Los ácidos nucleicos de los fagos a menudo contienen bases raras o modificadas que los protegen de las endonucleasas del huésped El tamaño de los ácidos nucleicos y el número y diversidad de proteínas varían dependiendo del fago.
ESTRUCTURA T4 Clasificación morfológica: Icosaédricos, filamentosos, con cola, sin cola. Diferentes formas y tamaños (24-200 nm de longitud). También se clasifican con base a criterios morfológicos. Cabeza: formada por copias de la misma o diferentes proteínas. Protege al ácido nucleico. Cola: No todos la tienen, es un tubo hueco a través del cual pasa el ácido nucleico durante la infección.
Fagos Atemperados: Alternancia de ciclos Fagos Virulentos: Sólo ciclos líticos
Ciclo Lítico Reconoce proteínas transportadoras de mono y di-sacáridos en la superficie Liberación Ensamble Transcripción Traducción
Placas de lisis
Fago T4 (Familia Myoviridae) Cabeza elongada icosahédrica con numerosas proteínas decorando la superficie externa, cola contráctil. Genoma lineal de DNAcd. El genoma consiste de 300 genes probables que se han dividido de acuerdo al periodo de expresión en: genes tempranos, intermedios y tardíos. Los genes tempranos y medios codifican funciones para la replicación del DNA y para regular la expresión de los tardíos. Los genes tardíos codifican para componentes de la cabeza y de la cola y para funciones de lisis celular. El DNA es empaquetado en cabezas pre-hechas, la cola se ensambla por separado.
T4: Ciclo exclusivamente lítico
(Familia Siphoviridae): Ciclo lisogénico Fago λ Cabeza isométrica con genoma de DNAcd, y una cola larga y flexible. Es un fago atemperado. Genoma lineal (en el fago) con extremos cohesivos de DNAcs que permiten la circularización (sitios COS de 12 pb). Los extremos cohesivos se generan debido al modo de empaquetamiento del DNA en concatámeros (múltiples genomas del fago), los cuales son cortados asimétricamente en sitios cos.
Ciclo Lisogénico Al fago insertado se le llama PROFAGO y a la bacteria LISÓGENO Transcripción de genes para la integración Integración La bacteria es inmune a la infección por otros fagos
Los sitios attb y attp son necesarios para la INTEGRACIÓN. Cromosoma del fago En la integración intervienen proteínas del fago (INT) y de la bacteria (IHF). Cromosoma bacteriano El proceso es reversible, al escindirse puede llevarse genes bacterianos, en especial a los marcadores que rodean al sitio de integración. Cromosoma lisogénico
La tasa de expresión de ci y de cro determinan si ocurre lisis o lisogenia ci: represor que inhibe genes de c. lítico. Cro: Regula genes de c. lítico. Bloquea síntesis del represor. Si gana el represor, el genoma de lambda se inserta en el de E. coli
Transducción Transducción generalizada: Se caracteriza porque en ella se puede transferir cualquier fragmento del genoma bacteriano, que tenga un tamaño compatible con la capacidad de empaquetado de DNA en la cápside del fago. La partícula transductora (pseudovirión) solo contiene DNA bacteriano, sin DNA del fago. Este tipo de partículas transductoras sólo se forman como consecuencia de infecciones líticas del fago. Transducción especializada: Este tipo de transducción consiste en la transferencia mediada por fagos atemperados como el durante la inducción de un cultivo lisogénico. Solo transfiere un número limitado de marcadores, correspondientes a los loci genéticos adyacentes al sitio de integración del profago. La transducción especializada nunca ocurre por infecciones líticas. El DNA bacteriano transducido va unido a DNA del fago.
Transducción generalizada
Transducción especializada
VIRUS DE EUCARIONTES
RETROVIRUS Virus envueltos de 80-110 nm de diámetro, genoma de RNAcs (+), copian su genoma a DNA durante la replicación. Contienen su propia enzima transcriptasa reversa. Infectan mamíferos, aves y otros vertebrados. Son causantes de inmunodeficiencias, leucemias y tumores. Ejemplos son el VIH, virus del sarcoma de ROUS y virus de la leucemia murina.
Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) Es un retrovirus complejo, está envuelto. Codifica 6 proteínas auxiliares (funciones en regular expresión génica, transportar componentes virales y modificar la respuesta inmune del hospedero). Existen 2 tipos: HIV-1 y HIV-2. El primero es el más común. La cápside tiene forma de cono.
1 El virus se une al receptor CD4 en células T y macrófagos así como a un co-receptor. 2 El complejo de transcripción reversa se une a microtúbulos. El DNAcd junto con proteínas forman el complejo de pre-integración. 3 El complejo de pre-integración pasa a través de un poro nuclear y el provirus se integra al cromosoma.
4 Transcripción temprana de genes principales (3), traducción en citosol, algunas proteínas regresan a núcleo. Transcripción y traducción tardía (genes accesorios). 5 Ensamble de la partícula viral (proteínas más genoma). La envoltura lipídica la adquiere al gemar a través de la membrana citoplásmica.
TRANSPOSONES Son secuencias de DNA que se mueven (transponen) de un lugar a otro en el genoma Están presentes en cualquier molécula de DNA (virus, plásmidos, bacteria, eucariontes)
TRANSPOSONES Son segmentos de DNA que pueden moverse de una posición cromosómica a otra, del mismo cromosoma o a un cromosoma diferente. Elementos de Control Barbara Mc Clintock, 1951
Fenotipo observado en grano de maíz El grano morado se debe al gen C silvestre (WT) El grano amarillo se debe a una inserción estable de un transposón inactivo Ds El grano moteado se debe a la inserción inestable de un transposón Ds (activado por Ac) o de un transposón activo Ac
Mecanismo de transposición Secuencia de inserción Repetido directo (5-9 pb)
En Bacteria: Transposones = Secuencias de inserción (IS) secuencias repetidas e invertidas transposasa Cuando los IS aparecen en el medio de los genes, pueden interrumpir la secuencia codificante e inactivar la expresión del gen. Fueron descubiertos por primera vez en E.Coli en el operon gal y son los transposones más simples. Tienen entre 700 y 1500 pb y se han encontrado en eubacterias y arqueobacterias. También son frecuentes en bacteriófagos y plásmidos
Secuencias de inserción (IS) Frecuencia global de transposición: 10-3 10-4 Frecuencia individual de transposición: 10-5 10-7 Reversión de la transposición: 10-6 10-10 X generación
Dos formas de transposición Replicativa Conservativa
Transposones de eucariontes Retrotransposones Transposones de ADN
Los transposones pueden causar reordenamientos y cambios en los genomas
Los transposones son responsables de incrementos en el tamaño de los genomas Revisar: Capítulo 13 de Griffits (Introd. to Genetic analysis)
En la naturaleza la transformación genética es algo común pero toma bastante tiempo Transposones Duplicación de DNA Transferencia de DNA Los Virus Evolución de genomas
Tarea # 3 Cuál es relación entre transposones y regulación epigenética en un organismo eucarionte? 1. Comprensión 2. Síntesis (max 1 pag.) 3. Redacción 4. Independencia Slotkin & Martienssen, 2007: Nature Review Genetics Vol. 8: 272-285