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).

• 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.

CLASIFICACIÓN

ESTRUCTURA • 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.

T4

Clasificación morfológica:

Icosaédricos, filamentosos,

con cola, sin cola.

Fagos Atemperados: Alternancia de ciclos

Fagos Virulentos: Sólo ciclos líticos

Reconoce proteínas transportadoras

de mono y di-sacáridos en la superficie Ciclo Lítico

Transcripción

Traducción

Ensamble

Liberación

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

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.

(Familia Siphoviridae): Ciclo lisogénico

Ciclo Lisogénico

Integración

Transcripción

de genes para

la integración

La bacteria es inmune a la

infección por otros fagos

Al fago insertado se le llama

PROFAGO y a la bacteria

LISÓGENO

Los sitios attB y attP son necesarios para la INTEGRACIÓN.

En la integración

intervienen proteínas

del fago (INT) y de la

bacteria (IHF).

Cromosoma del fago

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.

El virus se une al receptor CD4 en

células T y macrófagos así como a un

co-receptor.

El complejo de transcripción reversa

se une a microtúbulos. El DNAcd

junto con proteínas forman el

complejo de pre-integración.

El complejo de pre-integración pasa

a través de un poro nuclear y el

provirus se integra al cromosoma.

1

2

3

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

Barbara Mc Clintock, 1951

Elementos de Control

Son segmentos de DNA que

pueden moverse de una

posición cromosómica a otra,

del mismo cromosoma o a un

cromosoma diferente.

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)

•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 repetidas e invertidas

transposasa

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)

Transposones

Transferencia de DNA

Evolución de genomas

Los Virus

Duplicación de DNA

En la naturaleza la transformación genética es algo común pero toma bastante tiempo

Slotkin & Martienssen, 2007: Nature Review Genetics Vol. 8: 272-285

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