3.1.3.2 BACTERIOFAGOS

 

Los bacteriófagos (fagos) son parásitos intracelulares obligados que se multiplican al interior de las bacterias, haciendo uso de algunas o todas sus maquinarias biosintéticas (los virus que infectan bacterias).

Composición : Aunque diferentes bacteriófagos pueden contener diferentes materiales todos ellos contienen ácido nucleico y proteína.

Dependiendo del fago, el ácido nucléico puede ser ya DNA o ya RNA pero no ambos y puede existir en varias formas. Los ácidos nucléicos de los fagos a menudo contienen bases raras o modificadas. Estas bases modificadas protegen a los ácidos nucleicos del fago de las endonucleasas que cortan los ácidos nucléicos del huésped durante la infección. El tamaño de los ácidos nucleicos varía dependiendo del fago. Los fagos más simples solo tienen suficiente ácido nucleico para codificar un promedio de 3-5 productos génicos, mientras que los fagos mas complejos, pueden codificar para mas de 100 productos génicos.

El número de proteínas de diferentes clases y la cantidad de cada una de ellas en la partícula del fago variará dependiendo de la clase de fago que se trate. El fago mas simple posee varias copias de solo una o dos diferentes proteínas, mientras que los mas complejos podrían poseer muchos tipos de proteínas diferentes. La función de las proteínas durante la infección es proteger al ácido nucleico de las nucleasas de su medio ambiente.

 Estructura: Los bacteriófagos vienen en muchas diferentes formas y tamaños.

1. Tamaño - T4 está entre los fagos mas grandes, tiene aproximadamente 200 nm de largo y 80-100 nm de ancho. Otros fagos son mas pequeños. La mayoría de los fagos están entre un rango de 24-200 nm de longitud.

2. Cabeza o Cápside – Los fagos clásicos poseen una estructura a manera de cabeza y pueden variar de tamaño y forma. Algunos son icosaédricos (20 caras) otros son filamentosos. La cabeza o cápside está compuesta de muchas copias de una o más proteínas diferentes. Al interior de la cabeza se encuentra el ácido nucleico. La cabeza actúa como una cubierta protectora para el ácido nucleico.

3. Cola – Muchos, aunque no todos los fagos muestran una cola unida a la cabeza del fago. La cola es un tubo hueco a través del cual el ácido nucleico pasa durante la infección. El tamaño de la cola puede variar y algunos fagos ni siquiera la tienen. En los fagos más complejos como T4, la cola se rodea de una cortina contráctil durante la infección de la bacteria. Al extremo de la cola los fagos más complejos como T4 presentan una placa en la base y una o mas fibras unidas a ella. Esta placa de base y las fibras de la cola están involucradas en la unión de los fagos a la célula bacteriana. No todos los fagos tienen placas de base ni fibras de la cola, En tales casos existen otras estructuras que se ven asociadas en la unión de partícula del fago a la bacteria.

 

Acoplamiento

Para entrar en una célula, los fagos se acoplan a receptores específicos en la superficie de la bacteria, que pueden ser lipopolisacáridos, ácidos teicoicos, proteínas o incluso flagelos. Por ello, cada fago solo podrá infectar ciertas bacterias según sus receptores. Puesto que los fagos no son móviles, dependen de encuentros al azar con los receptores adecuados en solución para poder infectar un bacteria.

Parece que los bacteriófagos presentan una especie de jeringa mediante la cual introducen su material genético en el interior de la célula. Tras el reconocimento del receptor adecuado, la cola y cuello del fago se contraen, quedando así el fago acoplado a la superficie celular. El material genético puede ser ahora introducido a través de la membrana o bien simplemente depositado sobre la superficie. No se descarta que pueda haber fagos con otros métodos diferentes para introducir su material genético en la célula.

 

Síntesis de proteínas y ácidos nucléicos

En un corto espacio de tiempo, que pueden llegar a ser minutos, los ribosomas bacterianos comienzan a traducir el ARNm viral a proteínas. En el caso de los fagos basados en ARN, una RNA-replicasa es sintetizada al inicio del proceso.

Las proteínas producidas en la fase temprana y unas pocas proteínas que estaban presentes en el virión podrían modificar la RNA-polimerasa bacteriana de forma que transcriba preferentemente los ARNm virales. Todo el sistema de traducción y de replicación normal de la bacteria se ve interrumpido y es forzado a producir nuevas partículas virales.

Posteriormente, las proteínas helper se encargarán de ensamblar las nuevas partículas virales.

Finalmente, se sintetizan las proteínas de la fase tardía, involucradas en el proceso de la lisis celular.

Ensamblaje

En el caso del fago T4, la construcción de nuevas partículas virales es un complejo proceso que requiere la ayuda de ciertas moléculas. La cola y la cabeza o cápside del fago son construidas por separado y se ensamblan posteriormente de forma espontánea. Después, el ADN es empaquetado en el interior de la cápside mediante un mecanismo no muy bien conocido aún. Todo el proceso puede durar unos 15 minutos.

Acoplamiento

Para entrar en una célula, los fagos se acoplan a receptores específicos en la superficie de la bacteria, que pueden ser lipopolisacáridos, ácidos teicoicos, proteínas o incluso flagelos. Por ello, cada fago solo podrá infectar ciertas bacterias según sus receptores. Puesto que los fagos no son móviles, dependen de encuentros al azar con los receptores adecuados en solución para poder infectar un bacteria.

Parece que los bacteriófagos presentan una especie de jeringa mediante la cual introducen su material genético en el interior de la célula. Tras el reconocimento del receptor adecuado, la cola y cuello del fago se contraen, quedando así el fago acoplado a la superficie celular. El material genético puede ser ahora introducido a través de la membrana o bien simplemente depositado sobre la superficie. No se descarta que pueda haber fagos con otros métodos diferentes para introducir su material genético en la célula.

Síntesis de proteínas y ácidos nucléicos

En un corto espacio de tiempo, que pueden llegar a ser minutos, los ribosomas bacterianos comienzan a traducir el ARNm viral a proteínas. En el caso de los fagos basados en ARN, una RNA-replicasa es sintetizada al inicio del proceso.

Las proteínas producidas en la fase temprana y unas pocas proteínas que estaban presentes en el virión podrían modificar la RNA-polimerasa bacteriana de forma que transcriba preferentemente los ARNm virales. Todo el sistema de traducción y de replicación normal de la bacteria se ve interrumpido y es forzado a producir nuevas partículas virales.

Posteriormente, las proteínas helper se encargarán de ensamblar las nuevas partículas virales.

Finalmente, se sintetizan las proteínas de la fase tardía, involucradas en el proceso de la lisis celular.

Liberación de los fagos

Los fagos pueden ser liberados mediante lisis celular o por secreción celular. En el caso del fago T4, unos 20 minutos después de inyectar el material genético, más de 300 fagos son liberados vía lisis. La proteína que lleva a cabo la lisis es la endolisina, una enzima capaz de romper las moléculas de peptidoglicano de la pared bacteriana. Sin embargo, algunos fagos pueden quedarse en la célula como parásitos, de forma que la bacteria va secretando constantemente nuevas partículas virales. En estos casos, los viriones salen mediante procesos de exocitosis, en los que cada uno se queda con una pequeña porción de membrana bacteriana que los envuelve. Todos los nuevos fagos liberados quedan en disposición de infectar a una nueva bacteria.