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Virus Bacterianos BACTERIÓFAGOS
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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.
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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
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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.
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Fagos Atemperados: Alternancia de ciclos
Fagos Virulentos: Sólo ciclos líticos
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Reconoce proteínas transportadoras
de mono y di-sacáridos en la superficie Ciclo Lítico
Transcripción
Traducción
Ensamble
Liberación
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Placas de lisis
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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.
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T4: Ciclo exclusivamente lítico
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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
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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
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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
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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
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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.
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Transducción generalizada
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Transducción especializada
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VIRUS DE EUCARIONTES
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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.
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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.
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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
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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.
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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)
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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.
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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
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Mecanismo de transposición
Secuencia de inserción
Repetido directo (5-9 pb)
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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
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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
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Dos formas de transposición
Replicativa
Conservativa
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Transposones de eucariontes
Retrotransposones Transposones de ADN
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Los transposones pueden causar reordenamientos y cambios en los genomas
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Los transposones son responsables de incrementos en el tamaño de los genomas
Revisar: Capítulo 13 de Griffits (Introd. to Genetic analysis)
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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
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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