Qual é o ciclo lisogênico? - Ciência - 2023

Contente

o ciclo lisogênico, também chamada de lisogenia, é uma etapa do processo de reprodução de alguns vírus, principalmente daqueles que infectam bactérias. Nesse ciclo, o vírus insere seu ácido nucleico no genoma da bactéria hospedeira.

Este ciclo forma, junto com o ciclo lítico, os dois principais mecanismos de replicação dos vírus. Quando o bacteriófago, durante o ciclo lisogênico, insere seu DNA no genoma bacteriano, ele se torna um profago.

As bactérias infectadas com este profago continuam a viver e se reproduzir. Quando ocorre a reprodução bacteriana, uma réplica do profago também é obtida. Isso resulta em cada célula bacteriana filha também sendo infectada pelo profago.

A reprodução da bactéria infectada e, portanto, de seu profago hospedeiro, pode continuar por várias gerações sem que ocorra qualquer manifestação do vírus.

Às vezes, espontaneamente ou em condições de estresse ambiental, o DNA do vírus se separa do bacteriano. Quando ocorre a separação do genoma bacteriano, o vírus inicia o ciclo lítico.

Essa fase reprodutiva do vírus causará a ruptura da célula bacteriana (lise) permitindo a liberação de novas cópias do vírus. As células eucarióticas também são suscetíveis a serem atacadas por vírus lisogênicos. No entanto, ainda não se sabe como ocorre a inserção do DNA viral no genoma da célula eucariótica.

O bacteriófago

Os vírus que infectam apenas bactérias são chamados de bacteriófagos. Eles também são conhecidos como fagos. O tamanho desse tipo de vírus é bastante variável, podendo variar entre 20 e 200 nm aproximadamente.

Os bacteriófagos são onipresentes e podem crescer em praticamente qualquer ambiente onde as bactérias são encontradas. Por exemplo, estimou-se que pouco menos de três quartos das bactérias que vivem no mar estão infectadas por fagos.

Ciclo de infecção viral

A infecção viral começa com a adsorção de fagos. A adsorção de fago ocorre em dois estágios. No primeiro, conhecido como reversível, a interação entre o vírus e seu potencial hospedeiro é fraca.

Qualquer mudança nas condições ambientais pode causar a cessação dessa interação. Na interação irreversível, por outro lado, estão envolvidos receptores específicos que impedem a interrupção da interação.

O DNA do vírus pode penetrar na bactéria apenas quando ocorre a interação irreversível. Posteriormente, e dependendo do tipo de fago, estes podem realizar vários ciclos reprodutivos.

Além dos ciclos lítico e lisogênico, já descritos, existem dois outros ciclos reprodutivos, o ciclo de desenvolvimento contínuo e o ciclo pseudolisogênico.

Ciclo lítico

Durante esta fase, a replicação do vírus dentro da bactéria ocorre rapidamente. No final, a bactéria sofrerá uma lise de sua parede celular e os novos vírus serão liberados no meio ambiente.

Cada um desses fagos recém-liberados pode atacar uma nova bactéria. A repetição sucessiva desse processo permite que a infecção cresça exponencialmente. Os bacteriófagos que participam do ciclo lítico são chamados de fagos virulentos.

Ciclo lisogênico

Nesse ciclo, a lise da célula hospedeira não ocorre, como ocorre no ciclo lítico. Após as etapas de adsorção e penetração, continua a etapa de integração do DNA do fago ao da célula bacteriana, para se tornar um profago.

A replicação do fago ocorrerá simultaneamente com a reprodução bacteriana. O profago integrado ao genoma bacteriano será herdado pela bactéria filha. O vírus pode continuar sem se manifestar por várias gerações de bactérias.

Esse processo é comum quando o número de bacteriófagos é alto em comparação com o número de bactérias. Os vírus que realizam o ciclo lisogênico não são virulentos e são chamados de temperados.

Eventualmente, os profagos podem ser separados do genoma bacteriano e transformados em fagos líticos. Este último entra no ciclo litogênico que leva à lise bacteriana e à infecção de novas bactérias.

Ciclo de desenvolvimento contínuo

Alguns bacteriófagos realizam numerosas replicações dentro das bactérias. Nesse caso, ao contrário do que ocorre durante o ciclo lisogênico, não causa lise bacteriana.

Os vírus recém-replicados são liberados das bactérias por locais específicos na membrana celular, sem causar sua decomposição. Este ciclo é chamado de desenvolvimento contínuo.

Ciclo pseudolisogênico

Às vezes, a disponibilidade de nutrientes no meio é pobre para que as bactérias cresçam e se reproduzam normalmente. Nestes casos, acredita-se que a energia celular disponível não é suficiente para que os fagos produzam lisogênese ou lise.

Por causa disso, os vírus entram em um ciclo pseudolisogênico. No entanto, esse ciclo ainda é pouco conhecido.

Conversão lisogênica

Eventualmente, como um produto da interação entre o profago e a bactéria, o primeiro pode induzir o aparecimento de alterações no fenótipo da bactéria.

Isso ocorre principalmente quando a bactéria hospedeira não faz parte do ciclo normal do vírus. Este fenômeno é denominado conversão lisogênica.

As mudanças induzidas na bactéria pelo DNA do profago aumentam o sucesso biológico do hospedeiro. Ao aumentar a capacidade biológica e o sucesso de sobrevivência da bactéria, o vírus também se beneficia.

Esse tipo de relação benéfica para ambos os participantes pode ser classificado como um tipo de simbiose. No entanto, deve-se lembrar que os vírus não são considerados seres vivos.

O principal benefício obtido pelas bactérias transformadas lisogenicamente é a proteção contra o ataque de outros bacteriófagos. A conversão lisogênica também pode aumentar a patogenicidade das bactérias em seus hospedeiros.

Mesmo uma bactéria não patogênica pode se tornar patogênica por conversão lisogênica. Essa mudança no genoma é permanente e hereditária.

Fagoterapia

A terapia fágica é uma terapia que consiste na aplicação de fagos como mecanismo de controle para prevenir a disseminação de bactérias patogênicas. Esta metodologia de controle bacteriano foi usada pela primeira vez em 1919.

Na ocasião, foi utilizado para tratar um paciente portador de disenteria, obtendo um resultado totalmente favorável. A terapia fágica foi usada com sucesso durante o início do século passado.

Com a descoberta da penicilina, assim como de outras substâncias antibióticas, a fagoterapia foi praticamente abandonada na Europa Ocidental e no continente americano.

O uso indiscriminado de antibióticos, permitiu o surgimento de cepas bacterianas multirresistentes aos antibióticos. Essas bactérias estão se tornando mais frequentes e resistentes.

Por causa disso, existe um novo interesse no mundo ocidental no desenvolvimento da terapia fágica para o controle de contaminação e infecções bacterianas.

Vantagens da terapia fágica

1) O crescimento dos fagos ocorre de forma exponencial, aumentando sua ação ao longo do tempo; os antibióticos, ao contrário, perdem seu efeito com o tempo devido à destruição metabólica da molécula.

2) Os fagos têm a capacidade de sofrer mutações, o que lhes permite combater a resistência que as bactérias podem desenvolver ao seu ataque. Por outro lado, os antibióticos sempre têm o mesmo princípio ativo, portanto, quando as bactérias desenvolvem resistência a esses princípios ativos, os antibióticos são inúteis

3) A terapia fágica não tem efeitos colaterais que possam ser prejudiciais aos pacientes.

4) O desenvolvimento de uma nova cepa de fago é um procedimento muito mais rápido e barato do que a descoberta e o desenvolvimento de um novo antibiótico.

5) Os antibióticos não afetam apenas as bactérias patogênicas, mas também outras potencialmente benéficas. Os fagos, por outro lado, podem ser espécies específicas, de modo que o tratamento contra a bactéria responsável pela infecção pode ser limitado, sem afetar outros microrganismos.

6) Os antibióticos não matam todas as bactérias, portanto, as bactérias sobreviventes podem transmitir a informação genética que confere resistência ao antibiótico aos seus descendentes, criando assim cepas resistentes. Os bacteriófagos lisogenéticos matam as bactérias que infectam, reduzindo a possibilidade de desenvolvimento de cepas bacterianas resistentes.

Referências

L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Importância dos profagos para a evolução e virulência de patógenos bacterianos. Virulência.
E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, S.T. Abedon (2010). Terapia fágica na prática clínica: Tratamento de infecções humanas. Current Pharmaceutical Biotechnology.
Ciclo lisogênico. Na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
R. Miller, M. Day (2008). Contribuição da lisogenia, pseudolisogenia e fome para a ecologia de fago. Em: Stephen T Abedon (eds) Ecologia do bacteriófago: crescimento populacional, evolução e impacto dos vírus bacterianos. University Press, Cambridge.
C. Prada-Peñaranda, A.V. Holguín-Moreno, A.F. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Terapia fágica, alternativa para o controle de infecções bacterianas. Perspectivas na Colômbia. Universitas Scientiarum.
M. Skurnik, E. Strauch (2006). Terapia fágica: fatos e ficção. International Journal of Medical Microbiology.