Los Bacteriofagos

Los bacteriófagos son virus que infectan exclusivamente a bacterias.
Al igual que los virus que infectan células eucariotas, los fagos están constituidos por una cubierta proteica o cápside en cuyo interior está contenido su material genético, que puede ser ADN o ARN de simple o doble cadena, circular o lineal (en el 95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena), de 5.000 a 500.000 pares de bases. El tamaño de los fagos oscila entre 20 y 200 nm aproximadamente.
Los fagos son ubicuos y pueden ser encontrados en diversas poblaciones de bacterias, tanto en el suelo como en la flora intestinal de los animales. Uno de los ambientes más poblados por fagos y otros virus es el agua de mar, donde se estima que puede haber en torno a 109 partículas virales por mililitro, pudiendo estar infectadas por fagos el 70% de las bacterias marinas.

El ciclo de replicación de un bacteriófago T4 se puede dividir esquemáticamente en distintas etapas, las que son comunes a otros virus bacterianos y eucarióticos.
1. Adsorción
2. Inyección del material genético viral
3. Replicación del material genético viral
4. Síntesis de las envolturas proteicas
5. Empaquetamiento del DNA dentro de la envoltura proteica y ensamblaje de la envoltura
6. Lisis y liberación de las partículas viral

Adsorción: El virus se fija o adsorbe a componentes de la superficie celular que actúan como receptores específicos. La zona de adsorción del virus es complementaria al receptor celular, por lo tanto un determinado virus sólo puede infectar un número limitado de cepas celulares que contengan a un determinado receptor. La naturaleza de la zona de adsorción varía con el tipo de fago. En el T4 se localiza en el extremo de la cola, en donde se encuentran la placa basal, las espículas y las fibras de la cola.

Inyección del material genético viral: Después de la adsorción, se produce un cambio configuracional en las proteínas de la placa basal, alguna de las cuales tienen actividad enzimática y producen un poro en la membrana citoplasmática de la célula. La vaina del fago se contrae y el material genético viral ingresa en la célula, mientras que la envoltura proteica queda en el exterior.

Replicación del material genético viral: El material genético viral que ingresa en una célula contiene bases modificadas que evitan la degradación por nucleasas bacterianas. Esta modificación consiste en la glicosilación y/o metilación de algunas determinadas bases. En el caso del fago T4 se glucosila la base 5'-hidroximetilcitosina. Para lograr una efectiva replicación del genoma viral se deben sintetizar algunas proteínas ni bien el material genético ingresa en la célula. Esta proteínas tempranas reparan el poro de la membrana citoplasmática por donde ingresó el genoma viral, degradan el DNA bacteriano lo que proporciona una fuente de precursores, evita la síntesis de RNA y proteínas bacterianas, y proporciona ribosomas para la síntesis de proteínas del fago. Además algunas de estas proteínas tempranas participan en la síntesis de las bases inusuales. La forma de replicación del genoma viral es dependiente del tipo de material genético (si es RNA o DNA, si es simple o doble cadena). En el caso del fago T4, las moléculas replicadas se aparean en los extremos y formando una molécula de DNA más larga denominada concatámero. Después una enzima corta esta larga molécula lineal en moléculas más pequeñas de igual longitud. Las moléculas de DNA del T4 tienen se caracterizan por estar permutadas circularmente (el DNA del T4 es lineal) de esta forma todas las moléculas de DNA resultantes contienen genes completos y funcionales. La enzima del T4 que corta al concatámero produce moléculas de DNA de tamaños similares pero no reconoce sitios específicos sobre la molécula, en cambio la enzima del T7 reconoce sitios específicos sobre el DNA.

Síntesis de las envolturas proteicas: Las proteínas de la envoltura (cápside, vaina, fibras, etc) son proteínas tardías que se sintetizan después de iniciada la replicación del material genético. La síntesis de cada componente proteico se realiza separadamente. En el caso del fago T4, el material genético es encapsidado antes del ensamble del resto de los componentes.

Ensamble: Todas las proteínas de la envoltura se ensamblan para formar una partícula viral madura capaz de infectar a otra célula cuando sea liberada.

Lisis celular y liberación de las partículas virales: La lisis celular se debe a la síntesis de proteínas tardías codificadas en el genoma del fago. En el fago T4, estas proteínas son enzimas que lesionan la membrana citoplasmática y la pared celular.