Ciclo lisoxénico

O ciclo lisoxénico ou lisoxenia é un dos métodos de reprodución dos virus. A lisoxenia caracterízase pola integración do ácido nucleico dun virus bacteriófago (virus que infecta bacterias) no cromosoma da bacteria hóspede ou a formación dun replicón circular no citoplasma bacteriano. O material xenético do bacteriófago unha vez integrado denomínase profago ou prófago, e pode ser transmitido ás células fillas da bacteria en cada división celular, porque cando se fai a replicación do cromosoma bacteriano tamén se fai a do profago integrado. Todas as bacterias fillas levan o profago. Chegado un momento, algún estímulo, como pode ser a radiación ultravioleta ou a presenza de certas substancias químicas, pode facer que o profago orixine a formación de novos fagos, dando lugar a un ciclo lítico, no que a proxenie de virus lisará a célula. Os ciclos lisoxénicos poden tamén ocorrer en eucariotas, aínda que o método de incorporación do ADN non se comprende tan ben.
A distinción entre ciclos líticos e lisoxénicos baséase no modo en que se propaga o ADN viral durante a reprodución normal da bacteria. Os fagos líticos propáganse por medio da produción dunha proxenie de miles de fagos completamente formados capaces de infectar a outras células. Nos fagos lisoxénicos o que se propaga durante o ciclo lisoxénico é o seu xenoma en forma de profago á vez que a bacteria se divide. No ciclo lisoxénico non se lisa a célula bacteriana e no lítico si. Os fagos que se replican só por medio de ciclos líticos denomínanse fagos virulentos, mentres que os que se replican usando ciclos lisoxénicos e líticos denomínanse fagos temperados ou atenuados. Bacteriófagos
Os bacteriófagos son virus que infectan e se replican dentro de bacterias. Os fagos temperados (como o fago lambda) poden reproducirse por medio dun ciclo lítico ou lisoxénico. Durante o ciclo lisoxénico o xenoma do bacteriófago está integrado no cromosoma bacteriano formando o profago e non se expresa, pero cópiase pasivamente en todas as células bacterianas fillas que se formen. Deste modo pode multiplicarse a bacteria, pero tamén o fai á vez o profago. As bacterias que conteñen o profago denomínanse lisóxenos. Os lisóxenos poden permanecer no ciclo lisoxénico durante moitas xeracións pero poden cambiar en calquera momento ao ciclo lítico por un proceso chamado indución. Durante a indución, o ADN do profago escíndese do xenoma bacteriano e é transcrito e traducido para fabricar as proteínas da cápside vírica e as que regulan o ciclo lítico.
O organismo modelo utilizado para estudar a lisoxenia é o fago lambda, que infecta a Escherichia coli. A integración do profago, o mantemento da lisoxenia, a indución, e o control da escisión do xenoma do fago durante a indución foron determinados con detalle estudando ese virus.
Vantaxes e desvantaxes para a bacteria
Os bacteriófagos son parasitos porque infectan aos seus hóspedes, usan a maquinaria bacteriana para replicarse, e finalmente lisan a bacteria. Para a bacteria a infección por fagos temperados ten vantaxes e desvantaxes por causa do ciclo lisoxénico. Durante o ciclo lisoxénico, o xenoma do virus incorpórase como profago e un represor impide a replicación viral. Con todo, o fago temperado pode escapar da represión e replicarse, producindo partículas virais, e lisando a bacteria. O fago temperado que escapa á represión sería unha desvantaxe para a bacteria. Por outra parte, o profago pode transferir xenes (ver conversión lisoxénica máis adiante) que potencian a virulencia e resistencia da bacteria ante o sistema inmunitario (en caso de certas bacterias infecciosas). Ademais, o represor producido polo profago, que fai que os xenes do profago sexan reprimidos, confire inmunidade á bacteria hóspede ante a infección lítica doutros virus relacionados.
Conversión lisoxénica
Nalgunhas interaccións entre fagos lisoxénicos e bacterias, pode ocorrer o fenómeno da conversión lisoxénica. Esta ten lugar cando o bacteriófago induce un cambio no fenotipo da bacteria infectada, que non é parte do ciclo usual do fago, senón que lle dá á bacteria propiedades especiais. Os cambios débense a xenes do fago, e xeralmente implican á membrana externa da célula, que se fai impenetrable para outros fagos ou mesmo incrementa a capacidade patoxénica da bacteria. Deste modo, os fagos temperados tamén xogan un papel no espallamento de factores de virulencia como exotoxinas e exoencimas, entre as bacterias.
Supervivencia bacteriana
A conversión lisoxénica permite a formación de biofilmes en Bacillus anthracis As cepas de B. anthracis desprovistas do fago non poden formar biofilmes, os cales son comunidades bacterianas adheridas a superficies con material extracelular, que lle permiten á bacteria ter un mellor acceso aos nutrientes e sobrevivir aos estreses ambientais. Ademais, a conversión lisoxénica en Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis e Bacillus cereus potencia a súa taxa ou grao de esporulación. A esporulación produce endósporas, que están metabolicamente dormentes e son moi resistentes ás altas temperaturas, radiacións ionizantes, desecamento, antibióticos, e desinfectantes.
Virulencia bacteriana
As bacterias non virulentas tamén se poden transformar en bacterias moi virulentas por medio da conversión lisoxénica polos factores de virulencia que levan os profagos lisoxénicos. Os xenes de virulencia que levan os profagos como elementos xenéticos autónomos, confírenlle unha vantaxe á bacteria, que se beneficia indirectamente do virus.
Exemplos: A bacteria Corynebacterium diphtheriae causante da difteria só produce a toxina diftérica, que a fai máis virulenta, se está infectada polo bacteriófago β, que codifica dita toxina no seu xene Tox e a produce cando hai niveis baixos de ferro; as cepas da bacteria sen o fago non son toxixénicas.
Vibrio cholerae é orixinalmente non tóxica, pero convértese en tóxica, producindo a toxina colérica, se está infectada polo fago CTXφ.
Shigella dysenteriae, que produce disentería ten toxinas que caen dentro de dous grandes grupos, Stx1 e Stx2, cuxos xenes se considera que forman parte de profagos lambdoides.
Streptococcus pyogenes, produce unha exotoxina piroxénica, que a obtén por conversión lisoxénica, e que causa febre e erupcións cutáneas escarlatas, a escarlatina.
Certas cepas de Clostridium botulinum, que causan botulismo, expresan a toxina botulínica a partir de xenes transducidos por fagos.
Prevención da conversión lisoxénica
Propuxéronse estratexias para combater certas infeccións bacterianas bloqueando a indución do profago (a transición do ciclo lisoxénico ao lítico) eliminando axentes de indución in vivo. As especies reactivas do oxíxeno, como o peróxido de hidróxeno, son fortes axentes oxidantes que poden descompoñerse en radicais libres e causar danos ao ADN da bacteria, o cal provoca a indución do profago. Unha estratexia potencial para combsater a indución de profagos é mediante a utilización do glutatión, un forte antioxidante, que pode eliminar os intermediatos radicais libres. Outra aproximación podería ser causar unha sobreexpresión do represor CI, xa que a indución do profago só ocorre cando a concentración do represor CI é moi baixa. Transdución
A lisoxenia tamén está implicada na transdución, que consiste en que cando un profago se integra nunha bacteria e despois se escinde do cromosoma pode levar con el algún xene bacteriano adxacente, e despois, cando infecta a outra bacteria, pode pasarlle ese xene a esa segunda bacteria. Deste modo as bacterias poden intercambiar xenes entre elas, que son levados dunha a outra polo fago. A transdución tamén pode ocorrer en ciclos líticos se se empaqueta ADN da bacteria na cápside vírica.