CE ESTE CICLUL LIZOGEN? - BIOLOGIE - 2025

Ciclul lysogenic , de asemenea , numit lysogeny, este o etapă în procesul de reproducere a unor virusuri, în special cele care infectează bacteriile. În acest ciclu, virusul își introduce acidul nucleic în genomul bacteriilor gazdă.

Acest ciclu formează, împreună cu ciclul litic, cele două mecanisme principale de replicare a virusurilor. Când bacteriofagul, în timpul ciclului lizogen, își introduce ADN-ul în genomul bacterian, devine un profag.

Zlir'a. Versiunea spaniolă de Alejandro Porto, prin Wikimedia Commons

Bacteriile infectate cu acest profag continuă să trăiască și să se reproducă. Când apare reproducerea bacteriană, se obține și o replică a profanului. Acest lucru are ca rezultat ca fiecare celulă bacteriană fiică să fie și ea infectată de profag.

Reproducerea bacteriilor infectate și, prin urmare, a profanului său gazdă, poate continua mai multe generații fără să apară nicio manifestare a virusului.

Uneori, spontan sau în condiții de stres de mediu, ADN-ul virusului se separă de cel bacterian. Când are loc separarea genomului bacterian, virusul inițiază ciclul litic.

Această etapă reproductivă a virusului va provoca ruperea celulei bacteriene (liza) permițând eliberarea de noi copii ale virusului. Celulele eucariote sunt, de asemenea, susceptibile de a fi atacate de virusurile lizogene. Cu toate acestea, nu se știe încă cum se produce inserția ADN-ului viral în genomul celulei eucariote.

Virusul bacteriofag care își injectează genomul în bacterii. Preluat și editat din: Thomas Splettstoesser. (Tradus în spaniolă de Alejandro Porto), prin Wikimedia Commons.

Bacteriofagul

Virusurile care infectează numai bacteriile se numesc bacteriofagi. De asemenea, sunt cunoscuți sub numele de fagi. Mărimea acestui tip de virus este destul de variabilă, cu un interval de dimensiuni care poate fi între 20 și 200 nm aproximativ.

Bacteriofagele sunt omniprezente și pot crește practic în orice mediu în care se găsesc bacterii. S-a estimat, de exemplu, că puțin mai puțin de trei sferturi din bacteriile care trăiesc în mare sunt infectate de fagi.

Ciclul infecției virale

Infecția virală începe cu adsorbția fagului. Adsorbția de fag apare în două etape. În primul, cunoscut sub numele de reversibil, interacțiunea dintre virus și potențialul gazdă este slabă.

Orice schimbare a condițiilor de mediu poate provoca încetarea acestei interacțiuni. În interacțiunea ireversibilă, pe de altă parte, sunt implicați receptori specifici care împiedică întreruperea interacțiunii.

ADN-ul virusului poate intra în interiorul bacteriei numai atunci când are loc interacțiunea ireversibilă. Ulterior, și în funcție de tipul de fag, acestea pot efectua diverse cicluri de reproducere.

În plus față de ciclurile litice și lizogene, descrise deja, există alte două cicluri de reproducere, ciclul de dezvoltare continuă și ciclul pseudolizogen.

Ciclul litic

În această etapă, replicarea virusului în bacterii are loc rapid. La final, bacteriile vor suferi o liză a peretelui său celular, iar noii viruși vor fi eliberați în mediu.

Fiecare dintre aceste faguri recent eliberate pot ataca o nouă bacterie. Repetarea succesivă a acestui proces permite infecției să crească exponențial. Bacteriofagii care participă la ciclul litic se numesc faguri virulente.

Ciclul lizogen

În acest ciclu, liza celulei gazdă nu apare, așa cum se întâmplă în ciclul litic. După etapele de adsorbție și penetrare, etapa de integrare a ADN-ului fagului cu cel al celulei bacteriene continuă, pentru a deveni un profag.

Replicarea fagului va avea loc simultan cu reproducerea bacteriană. Profagul integrat în genomul bacterian va fi moștenit de bacteriile fiice. Virusul poate continua fără să se manifeste timp de mai multe generații bacteriene.

Acest proces este frecvent atunci când numărul de bacteriofagi este mare în comparație cu numărul de bacterii. Virusurile care efectuează ciclul lizogen nu sunt virulente și se numesc temperat.

În cele din urmă, profagii pot fi separați de genomul bacterian și transformați în fagi litici. Acestea din urmă intră în ciclul litogen care duce la liza bacteriană și infecția bacteriilor noi.

Ciclul litic și lizogen. Luate și editate din: Suly12, de la Wikimedia Commons

Ciclul de dezvoltare continuă

Unele bacteriofage efectuează numeroase replici în interiorul bacteriilor. În acest caz, contrar celor care apar în timpul ciclului lizogen, nu provoacă liză bacteriană.

Virusii recent replicati sunt eliberati de bacterii prin locuri specifice de pe membrana celulara, fara a provoca ruperea lor. Acest ciclu se numește dezvoltare continuă.

Ciclul pseudolizogen

Uneori disponibilitatea de nutrienți în mediu este slabă pentru ca bacteriile să crească și să se reproducă normal. În aceste cazuri, se crede că energia celulară disponibilă nu este suficientă pentru ca fagii să producă lizogeneză sau liză.

Din această cauză, virușii intră apoi într-un ciclu pseudolizogen. Cu toate acestea, acest ciclu este încă puțin cunoscut.

Conversia lizogenică

În cele din urmă, ca produs al interacțiunii dintre profan și bacterie, primul poate induce apariția modificărilor fenotipului bacteriei.

Aceasta se produce mai ales atunci când bacteriile gazdă nu fac parte din ciclul normal al virusului. Acest fenomen se numește conversie lizogenă.

Modificările induse în bacterie de ADN-ul profanului cresc succesul biologic al gazdei. Prin creșterea capacității biologice și a succesului de supraviețuire al bacteriilor, virusul beneficiază și el.

Acest tip de relație benefică pentru ambii participanți ar putea fi clasificat ca un tip de simbioză. Cu toate acestea, trebuie amintit că virusurile nu sunt considerate ființe vii.

Principalul beneficiu obținut de bacteriile transformate lizogen este protecția sa împotriva atacului altor bacteriofagi. Conversia lizogenă poate crește, de asemenea, patogenitatea bacteriilor din gazdele lor.

Chiar și o bacterie ne patogenă poate deveni patogenă prin conversia lizogenă. Această schimbare a genomului este permanentă și ereditară.

Phagotherapy

Fagoterapia este o terapie care constă în aplicarea fagilor ca mecanism de control pentru a preveni răspândirea bacteriilor patogene. Această metodologie de control bacterian a fost utilizată pentru prima dată în 1919.

Cu acea ocazie a fost folosit pentru a trata un pacient care suferă de dizenterie, obținând un rezultat complet favorabil. Terapia cu fag a fost folosită cu succes la începutul secolului trecut.

Odată cu descoperirea penicilinei, precum și a altor substanțe antibiotice, terapia cu fagi a fost practic abandonată în Europa de Vest și pe continentul american.

Utilizarea fără discriminare a antibioticelor, a permis apariția tulpinilor bacteriene multirezistente la antibiotice. Aceste bacterii sunt din ce în ce mai dese și mai rezistente.

Din această cauză, există un nou interes în lumea occidentală în dezvoltarea terapiei cu fagi pentru controlul contaminării și al infecțiilor bacteriene.

Avantajele terapiei cu fagi

1) Creșterea fagilor se produce exponențial, crescând acțiunea lor în timp, antibioticele, dimpotrivă, își pierd efectul în timp din cauza distrugerii metabolice a moleculei.

2) Fazele au capacitatea de a suferi mutații, acest lucru le permite să combată rezistența pe care bacteriile ar putea-o dezvolta la atacul lor. Pe de altă parte, antibioticele au întotdeauna același principiu activ, așa că atunci când bacteriile dezvoltă rezistență la astfel de principii active, antibioticele sunt inutile

3) Terapia cu fag nu are efecte secundare care pot fi dăunătoare pentru pacienți.

4) Dezvoltarea unei noi tulpini de fagi este o procedură mult mai rapidă și mai ieftină decât descoperirea și dezvoltarea unui nou antibiotic.

5) Antibioticele afectează nu numai bacteriile patogene, ci și alte potențial benefice. Pe de altă parte, fazele pot fi specifice speciilor, astfel încât tratamentul împotriva bacteriilor responsabile de infecție poate fi limitat, fără a afecta alte microorganisme.

6) Antibioticele nu omoară toate bacteriile, de aceea, bacteriile supraviețuitoare pot transmite informațiile genetice care conferă rezistență antibioticului urmașilor lor, creând astfel tulpini rezistente. Bacteriofagii lizogenetici omoară bacteriile pe care le infectează, reducând posibilitatea dezvoltării tulpinilor bacteriene rezistente.

Referințe

1. L. -C Fortier, O. Sekulovic (2013). Importanța profagelor pentru evoluția și virulența agenților patogeni bacterieni. Virulenţă.
2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Fagoterapia în practica clinică: Tratamentul infecțiilor umane. Biotehnologie farmaceutică curentă.
3. Ciclul lizogen. Pe Wikipedia. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
4. R. Miller, M. Day (2008). Contribuția lizogeniei, pseudolizogeniei și înfometării la ecologia fagilor. În: Stephen T Abedon (eds) Ecologia bacteriofagilor: creșterea populației, evoluția și impactul virusurilor bacteriene. University Press, Cambridge.
5. C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). Fagoterapia, alternativă pentru controlul infecțiilor bacteriene. Perspective în Columbia. Universitas Scientiarum.
6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fagoterapia: Fapte și ficțiune. Jurnalul Internațional de Medicină Microbiologie.