Un profago es un genoma de bacteriófago (a menudo abreviado como "fago") que está integrado en el cromosoma bacteriano circular o existe como un plásmido extracromosómico dentro de la célula bacteriana . [1] La integración de los profagos en el huésped bacteriano es el paso característico del ciclo lisogénico de los fagos templados . Los profagos permanecen latentes en el genoma a través de múltiples divisiones celulares hasta que son activados por un factor externo, como la luz ultravioleta, lo que lleva a la producción de nuevas partículas de fagos que lisarán la célula y se propagarán. Como elementos genéticos móviles ubicuos , los profagos desempeñan funciones importantes en la genética y la evolución bacterianas, como en la adquisición de factores de virulencia .
Tras la detección de daño en la célula huésped mediante la luz ultravioleta o ciertas sustancias químicas, el profago se extirpa del cromosoma bacteriano en un proceso llamado inducción de profago. Después de la inducción, comienza la replicación viral a través del ciclo lítico . En el ciclo lítico, el virus se apodera de la maquinaria reproductiva de la célula. La célula puede llenarse de nuevos virus hasta que se lisa o revienta, o puede liberar los nuevos virus uno a la vez en un proceso exocitótico. El período que va desde la infección hasta la lisis se denomina período de latencia. Un virus que sigue un ciclo lítico se llama virus virulento . Los profagos son agentes importantes de la transferencia horizontal de genes y se consideran parte del mobiloma . Los genes se transfieren mediante transducción cuando el genoma del profago se escinde imperfectamente del cromosoma del huésped y se integra en un nuevo huésped (transducción especializada) o cuando fragmentos de ADN del huésped se empaquetan en las partículas del fago y se introducen en un nuevo huésped (transducción generalizada). [2] Todas las familias de virus bacterianos que tienen genomas de ADN circulares (monocatenarios o bicatenarios) o replican sus genomas mediante replicación en círculo rodante (p. ej., Caudovirales ) tienen miembros templados. [3]
La inducción cigótica ocurre cuando una célula bacteriana que porta el ADN de un virus bacteriano transfiere su propio ADN junto con el ADN viral (profago) a la nueva célula huésped. Esto tiene el efecto de provocar que la célula huésped se rompa. [4] El ADN de la célula bacteriana es silenciado antes de entrar en la célula por una proteína represora codificada por el profago. Tras la transferencia del ADN de la célula bacteriana a la célula huésped, la proteína represora ya no está codificada y el ADN original de la célula bacteriana se activa en la célula huésped. Este mecanismo eventualmente conducirá a la liberación del virus a medida que la célula huésped se abre y el ADN viral puede propagarse. [4] Este nuevo descubrimiento proporcionó información clave sobre la conjugación bacteriana y contribuyó al modelo de represión temprana de la regulación genética, que proporcionó una explicación de cómo los genes del operón lac y del bacteriófago λ están regulados negativamente. [5]
El bacteriófago λ puede sufrir un tipo de reparación recombinacional llamada reactivación del profago. [5] [6] La reactivación del profago puede ocurrir mediante recombinación entre un cromosoma del fago λ infectado dañado por los rayos UV y un genoma de fago homólogo integrado en el ADN bacteriano y existente en un estado de profago. La reactivación del profago en el caso del fago λ parece ser un proceso de reparación recombinacional preciso que está mediado por los productos de los genes recA + y red+. [ cita necesaria ]
La lisis de las células huésped durante la inducción del profago puede provocar el colapso de una población microbiana. [7] [8] Por otro lado, los mecanismos de exclusión de inducción, transducción y superinfección confieren muchas funciones beneficiosas al huésped. La inducción de profagos permite a los huéspedes competir en la ecología microbiana infectando y lisando bacterias susceptibles. [9] Los fagos también permiten que el huésped recoja e integre genes de resistencia a los antibióticos de las células cercanas. [8] [9] [7] [10] Además, los fagos pueden permitir que el huésped adquiera genes de virulencia y patogenicidad. [8] [10] La modulación de la formación de biopelículas también se ve afectada por la infección por fagos lisogénicos. [10] La exclusión de superinfección, o protección contra la infección por múltiples fagos, puede conferirse mediante la integración de profagos. [11] Además, los mecanismos de recombinación mediados por fagos pueden remodelar el cromosoma del huésped y proporcionar nuevas formas para que las células regulen el metabolismo y la expresión genética, como los involucrados en la esporulación y la competencia. [10] [12]
Los profagos pueden decir mucho a los investigadores sobre la relación entre una bacteria y un huésped. [13] Con datos de más bacterias no patógenas, los investigadores podrán recopilar evidencia sobre si los profagos contribuyen o no al valor de supervivencia del huésped. La genómica del profago tiene el potencial de conducir a adaptaciones ecológicas de las relaciones entre bacterias. [13] Otra área importante de interés es el control de la expresión de genes de profagos, estando muchos de los genes de conversión lisogénica ( conversión de genes ) estrechamente regulados. [14] Este proceso es capaz de convertir bacterias no patógenas en bacterias patógenas que ahora pueden producir toxinas dañinas [14] como en las infecciones por estafilococos . Dado que los mecanismos específicos del profago aún no están detallados, esta investigación podría proporcionar a la comunidad esta herramienta para futuras investigaciones. [13]
Las exotoxinas codificadas por profagos causan resultados patógenos en la agricultura y la acuicultura . [15]
