QUÈ ÉS EL CICLE LISOGÈNIC? - BIOLOGIA - 2025

El cicle lisogènic, també denominat lisogènia, és una etapa de el procés de reproducció d'alguns virus, principalment els que infecten bacteris. En aquest cicle, el virus insereix el seu àcid nucleic en el genoma del bacteri hospedera.

Aquest cicle forma, juntament amb el cicle lític, els dos mecanismes principals de replicació dels virus. Quan el bacteriòfag, durant el cicle lisogènic, insereix el seu ADN en el genoma bacterià, es transforma en un profago.

Zlir'a. Versió en espanyol d'Alejandro Porto, via Wikimedia Commons

El bacteri infectada amb aquest profago continua vivint i reproduint-se. Quan ocorre la reproducció bacteriana, també s'obté una rèplica de l'profago. Això porta com a conseqüència que cada cèl·lula bacteriana filla estigui també infectada pel profago.

La reproducció dels bacteris infectades, i per tant del seu profago hoste, pot continuar durant diverses generacions sense que passi una manifestació de virus.

En ocasions, de forma espontània, o en condicions d'estrès ambiental, l'ADN de virus es separa de l'bacterià. Quan ocorre la separació de l'genoma bacterià, el virus inicia el cicle lític.

Aquesta etapa reproductiva de virus ocasionarà la ruptura de la cèl·lula bacteriana (lisi) permetent l'alliberament de nous exemplars de virus. Les cèl·lules eucariotes també són susceptibles de ser atacades per virus lisogénicos. No obstant això, encara no es coneix com passa la inserció de l'ADN viral a el genoma de la cèl·lula eucariota.

Virus bacteriòfag injectant el seu genoma en un bacteri. Pres i editat de: Thomas Splettstoesser. (Traduït a l'espanyol per Alejandro Porto), via Wikimedia Commons.

el bacteriòfag

Els virus que infecta únicament als bacteris reben el nom de bacteriòfags. També són coneguts com fags. La mida d'aquest tipus de virus és bastant variable, amb un interval de talles que pot estar entre els 20 i 200 nm aproximadament.

Els bacteriòfags són ubics, podent desenvolupar-se pràcticament en qualsevol ambient on es trobin bacteris. S'ha estimat, per exemple, que una mica menys de les tres quartes parteixis dels bacteris que habiten al mar estan infectades per fagos.

Cicle d'infecció viral

La infecció viral comença amb l'adsorció de l'fag. L'adsorció de l'fag ocorre en dues etapes. En la primera d'elles, coneguda com reversible, la interacció entre el virus i el seu hoste potencial és feble.

Qualsevol canvi en les condicions ambientals pot ocasionar el cessament d'aquesta interacció. En la interacció irreversible en canvi, estan involucrats uns receptors específics que impedeixen la interrupció de la interacció.

L'ADN de virus pot penetrar a l'interior del bacteri només quan ocorre la interacció irreversible. Posteriorment, i depenent de l'tipus de fags, aquests poden realitzar diversos cicles reproductius.

A més dels cicles lític i lisogènic, ja descrits, hi ha altres dos cicles reproductius, el de desenvolupament continu i el pseudolisogénico.

cicle lític

Durant aquesta etapa, la replicació de virus dins ce el bacteri passa ràpidament. A la fin del bacteri patirà una lisi de la seva paret cel·lular i els nous virus van ser alliberats a l'mig.

Cada un d'aquests fags recentment alliberats pot atacar un nou bacteri. La repetició successiva d'aquest procés permet que la infecció creixi exponencialment. Els bacteriòfags que participen en el cicle lític són denominats fags virulents.

cicle lisogènic

En aquest cicle no ocorre la lisi de la cèl·lula hospedera, com si ocorre en el cicle lític. Després de les etapes d'adsorció i penetració, prossegueix l'etapa d'integració de l'ADN de el fag a el de la cèl·lula bacteriana, per convertir-se en profago.

La replicació de l'fago passarà simultàniament amb la reproducció bacteriana. El profago integrat a l'genoma bacterià serà heretat pels bacteris filles. El virus pot continuar sense manifestar-se durant diverses generacions bacterianes.

Aquest procés és freqüent quan el nombre de bacteriòfags és elevat en comparació amb el nombre de bacteris. Els virus que realitzen el cicle lisogènic no són virulents i són denominats temperats.

Eventualment, els profagos poden separés de l'genoma bacterià i transformar-se en fags lítics. Aquests últims entren en el cicle litogénico que condueix la lisi bacteriana i infecció de noves bacteris.

Cicle lític i lisogènic. Pres i editat de: Suly12, from Wikimedia Commons

Cicle de desenvolupament continu

Alguns bacteriòfags realitzen nombroses replicacions a l'interior dels bacteris. En aquest cas, a l'contrari del que passa durant el cicle lisogènic, no ocasiona la lisi bacteriana.

Els virus recentment replicats són alliberats dels bacteris per llocs específics de la membrana cel·lular, sense ocasionar la seva ruptura. Aquest cicle és denominat de desenvolupament continu.

cicle pseudolisogénico

En ocasions la disponibilitat de nutrients en el medi és pobre perquè els bacteris creixin i es reprodueixin normalment. En aquests casos, es creu que l'energia cel·lular disponible no és suficient perquè els fags produeixin lisogènia o lisi.

A causa d'això, els virus entren llavors en un cicle pseudolisogénico. Aquest cicle però encara és poc conegut.

Conversió lisogènica

Eventualment, producte de la interacció entre el profago i el bacteri, el primer pot induir l'aparició de canvis en el fenotip del bacteri.

Això passa principalment quan el bacteri hospedera no forma part de l'cicle habitual d'virus. Aquest fenomen rep el nom de conversió lisogènica.

Els canvis induïts en el bacteri per l'ADN de l'profago augmenten l'èxit biològic de l'hostatger. A l'incrementar la capacitat biològica i l'èxit de supervivència del bacteri, el virus també es veu beneficiat.

Aquest tipus de relació beneficiosa per a tots dos participants podria ser catalogada com una mena de simbiosi. No obstant això, cal recordar que els virus no són considerats éssers vius.

El principal benefici que obté el bacteri transformada lisogénicamente és la seva protecció contra l'atac d'altres bacteriòfags. La conversió lisogènica també pot incrementar la patogenicitat del bacteri en les seves hospederos.

Fins i tot, un bacteri no patogen, pot convertir-se en patògena per conversió lisogènica. Aquest canvi en el genoma és permanent i heretable.

la fagoterapia

La fagoterapia és una teràpia que consisteix en l'aplicació d'fags com un mecanisme de control per evitar la propagació de bacteris patògens. Aquesta metodologia de control bacterià va ser usada per primera vegada el 1919.

En aquesta oportunitat va ser emprada per tractar a un pacient que sofria de disenteria, obtenint-se un resultat completament favorable. La fagoterapia va ser usada amb èxit durant principis de segle passat.

Amb el descobriment de la penicil·lina, així com d'altres substàncies antibiòtiques, la fagoterapia va ser pràcticament abandonada a Europa de l'oest i al continent americà.

L'ús indiscriminat dels antibiòtics, va permetre l'aparició de soques bacterianes multiresistents a antibiòtics. Aquests bacteris són cada vegada més freqüents i més resistents.

A causa d'això, hi ha un nou interès en el món occidental en el desenvolupament de la fagoterapia per al control de la contaminació i infeccions bacterianes.

Avantatges de la fagoterapia

1) El creixement dels fags passa exponencialment, incrementant la seva acció amb el temps, els antibiòtics a contra, van perdent el seu efecte amb el temps a causa de la destrucció metabòlica de la molècula.

2) Els fags tenen la capacitat de patir mutacions, això els permet combatre la resistència que poguessin desenvolupar els bacteris al seu atac. En canvi, els antibiòtics sempre tenen el mateix principi actiu, per això quan els bacteris desenvolupen resistència a aquests principis actius, els antibiòtics resulten inútils

3) La fagoterapia no posseeix efectes secundaris que puguin resultar nocius per als pacients.

4) El desenvolupament d'una nova soca de fags és un procediment molt més ràpid i econòmic que el descobriment i desenvolupament d'un nou antibiòtic.

5) Els antibiòtics no només afecten als bacteris patògens, sinó també a altres potencialment benèfiques. Els fags en canvi, poden ser espècie - específics, per la qual cosa poden limitar el tractament contra el bacteri responsable de la infecció, sense afectar a altres microorganismes.

6) Els antibiòtics no maten tots els bacteris, per això, els bacteris supervivents poden transmetre la informació genètica que confereix resistència a l'antibiòtic als seus descendents, creant-se així soques resistents. Els bacteriòfags lisogenéticos maten als bacteris que infecten, disminuint la possibilitat de el desenvolupament de soques bacterianes resistents.

referències

1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Importance of prophages to evolution and virulence of bacterial Pathogens. Virulence.
2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Phage therapy in clinical practice: Treatment of human Infections. Current Pharmaceutical Biotechnology.
3. Lysogenic cycle. En Wikipedia. Recuperat de en.wikipedia.org.
4. R. Miller, M. Day (2008). Contribution of lysogeny, pseudolysogeny, and starvation to phage ecology. En: Stephen T Abedon (eds) Bacteriophage ecology: population growth, evolution, and impact of bacterial viruses. University Press, Cambridge.
5. C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barris, MJ Vives-Flórez (2015). Fagoterapia, alternativa per al control de les infeccions bacterianes. Perspectives a Colòmbia. Universitas Scientiarum.
6. M. Skurnik, I. Strauch (2006). Phage therapy: Facts and fiction. International Journal of Medical Microbiology.