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16.4: Ciclo Lisogénico de Bacteriófagos
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Lysogenic Cycle of Bacteriophages
 
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16.4: Lysogenic Cycle of Bacteriophages

16.4: Ciclo Lisogénico de Bacteriófagos

In contrast to the lytic cycle, phages infecting bacteria via the lysogenic cycle do not immediately kill their host cell. Instead, they combine their genome with the host genome, allowing the bacteria to replicate the phage DNA along with the bacterial genome. The incorporated copy of the phage genome is called the prophage. Some prophages can re-activate and enter the lytic cycle. This often occurs in response to a perturbation, such as DNA damage, but can also transpire in the absence of external cues.

Lysogenic Conversion

In some cases, the genes encoded by prophages can alter the phenotype of the infected bacterium, a process known as lysogenic conversion. Some phages encode proteins or toxins called virulence factors that can facilitate bacterial infections. Through lysogenic conversion, normally non-pathogenic bacteria can become highly virulent via infection by a phage carrying virulence factors.

For example, such phages are largely responsible for the pathogenicity of the bacterial species that cause botulism (Clostridium botulinum), diphtheria (Corynebacterium diphtheriae), and cholera (Vibrio cholerae). Without lysogenic conversion, these bacteria do not usually cause disease.

A particularly well-studied example of lysogenic conversion is that of the Escherichia coli strain O157:H7. Several massive food recalls have stemmed from contamination by E. coli O157:H7. This strain of E. coli has been infected by a phage that encodes Shiga-like toxin (Stx), which can cause intestinal bleeding and kidney failure. In the lysogenic cycle, Stx is not produced, and the bacteria do not cause disease. The phage must re-enter the lytic cycle for Stx to be produced. Unfortunately, certain antibiotics can trigger the induction of the prophage and consequent Stx production, making treatment of these infections difficult. Current research is investigating novel therapies that prevent initiation of the prophage.

Em contraste com o ciclo lítico, os fagos que infectam bactérias através do ciclo lisogénico não matam imediatamente a sua célula hospedeira. Em vez disso, eles incorporam o seu genoma no genoma hospedeiro, permitindo que as bactérias repliquem o DNA do fago juntamento com o genoma bacteriano. A cópia incorporada do genoma do fago é chamada de profago. Alguns profagos podem reativar e entrar no ciclo lítico. Isso ocorre frequentemente em resposta a uma perturbação, como danos ao DNA, mas também pode ocorrer na ausência de estímulos externas.

Conversão Lisogénica

Em alguns casos, os genes codificados por profagos podem alterar o fenótipo da bactéria infectada, um processo conhecido como conversão lisogénica. Alguns fagos codificam proteínas ou toxinas chamadas fatores de virulência que podem facilitar infeções bacterianas. Através da conversão lisogénica, normalmente bactérias não patogénicas podem tornar-se altamente virulentas através da infeção por um fago portador de fatores de virulência.

Por exemplo, tais fagos são em grande parte responsáveis pela patogenicidade das espécies bacterianas que causam botulismo (Clostridium botulinum), diftéria (Corynebacterium diphtheriae), e cólera (Vibrio cholerae). Sem a conversão lisogénica, essas bactérias não costumam causar doenças.

Um exemplo particularmente bem estudado de conversão lisogénica é o da estirpe Escherichia coli O157:H7. Várias retomas maciças de alimentos foram decorrentes de contaminação por E. coli O157:H7. Esta estirpe de E. coli foi infectada por um fago que codifica a toxina semelhante a Shiga (Stx), que pode causar sangramento intestinal e insuficiência renal. No ciclo lisogénico, a Stx não é produzida, e as bactérias não causam doença. O fago deve reentrar no ciclo lítico para que a Stx seja produzida. Infelizmente, certos antibióticos podem desencadear a indução do profago e consequente a produção de Stx, dificultando o tratamento dessas infeções. Investigações atuais estão a estudar novas terapias que impeçam a iniciação do profago.


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