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16.3: Ciclo lítico de los bacteriófagos
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Lytic Cycle of Bacteriophages
 
TRANSCRIPCIÓN

16.3: Lytic Cycle of Bacteriophages

16.3: Ciclo lítico de los bacteriófagos

Bacteriophages, also known as phages, are specialized viruses that infect bacteria. A key characteristic of phages is their distinctive “head-tail” morphology. A phage begins the infection process (i.e., lytic cycle) by attaching to the outside of a bacterial cell. Attachment is accomplished via proteins in the phage tail that bind to specific receptor proteins on the outer surface of the bacterium. The tail injects the phage’s DNA genome into the bacterial cytoplasm. In the lytic replication cycle, the phage uses the bacterium’s cellular machinery to make proteins that are critical for the phage’s replication and dispersal. Some of these proteins cause the host cell to take in water and burst, or lyse, after phage replication is complete, releasing hundreds of phages that can infect new bacterial cells.

Phage Therapy

Since the early 20th century, researchers have recognized the potential value of lytic bacteriophages in combating bacterial infections in crops, humans, and agricultural animals. Because each type of phage can infect and lyse only specific types of bacteria, phages represent a highly specific form of anti-bacterial treatment. This quality stands in contrast to the familiar antibiotic drugs that we often take for bacterial infections, which are typically broad-spectrum treatments that kill both pathogenic and beneficial bacteria. The widespread use of broad-spectrum antibiotics has caused the evolution of bacterial resistance to whole classes of these drugs, rendering once treatable infections potentially deadly. As more pathogenic bacteria evolve resistance to antibiotics, narrow-spectrum phage therapy may become a useful alternative. Because phages are highly specific in the bacteria that they infect, the evolution of resistance to phages would also be limited to the particular strain of bacteria.

However, several obstacles must be overcome for phage therapy to become a viable alternative to antibiotics. For instance, the high specificity of phages is also a drawback, because different phages would be needed for each species of the bacterial pathogen or even strain of bacteria within a pathogenic species. It would, therefore, be difficult to produce phages for many different bacterial infections at a large scale. Furthermore, because of phage specificity, it would be necessary to either know the particular bacterial strain that is causing an infection or use a cocktail of multiple different phages in the treatment and hope that one of them matches the pathogenic bacteria. Despite these drawbacks, phage therapy remains an active area of research.

Los bacteriófagos, también conocidos como fagos, son virus especializados que infectan bacterias. Una característica clave de los fagos es su distintiva morfología de la "cola de cabeza". Un fago comienza el proceso de infección (es decir, ciclo lítico) adjuntándose al exterior de una célula bacteriana. El apego se logra a través de proteínas en la cola del fago que se unen a proteínas receptoras específicas en la superficie externa de la bacteria. La cola inyecta el genoma del ADN del fago en el citoplasma bacteriano. En el ciclo de replicación lítica, el fago utiliza la maquinaria celular de la bacteria para hacer proteínas que son críticas para la replicación y dispersión del fago. Algunas de estas proteínas hacen que la célula huésped tome agua y estalle, o la lese, después de que se complete la replicación del fago, liberando cientos de fagos que pueden infectar nuevas células bacterianas.

Terapia de Phage

Desde principios del siglo XX, los investigadores han reconocido el valor potencial de los bacteriófagos líticos en la lucha contra las infecciones bacterianas en cultivos, seres humanos y animales agrícolas. Debido a que cada tipo de fago puede infectar ylyse sólo tipos específicos de bacterias, los fagos representan una forma muy específica de tratamiento antibacteriano. Esta cualidad contrasta con los antibióticos familiares que a menudo tomamos para las infecciones bacterianas, que suelen ser tratamientos de amplio espectro que matan a bacterias patógenas y beneficiosas. El uso generalizado de antibióticos de amplio espectro ha causado la evolución de la resistencia bacteriana a clases enteras de estos medicamentos, haciendo que las infecciones que alguna vez fueron tratables sean potencialmente mortales. A medida que las bacterias más patógenas evolucionan la resistencia a los antibióticos, la terapia de fagos de espectro estrecho puede convertirse en una alternativa útil. Debido a que los fagos son muy específicos en las bacterias que infectan, la evolución de la resistencia a los fagos también se limitaría a la cepa particular de las bacterias.

Sin embargo, se deben superar varios obstáculos para que la terapia de fagos se convierta en una alternativa viable a los antibióticos. Por ejemplo, la alta especificidad de los fagos también es un inconveniente, porque se necesitarían diferentes fagos para cada especie del patógeno bacteriano o incluso cepa de bacterias dentro de una especie patógena. Por lo tanto, sería difícil producir fagos para muchas infecciones bacterianas diferentes a gran escala. Además, debido a la especificidad del fago, sería necesario conocer la cepa bacteriana particular que está causando una infección o utilizar un cóctel de múltiples fagos diferentes en el tratamiento y esperar que uno de ellos coincida con las bacterias patógenas. A pesar de estos inconvenientes, la terapia de fagos sigue siendo un área activa de investigación.


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