Figura 2. Representação dos estágios do ciclo lítico do bacteriófago.
Assista ao ciclo lítico em ação aqui.

ciclo lisogênico

o ciclo lisogênico (Figura 3), Às vezes referido como infecção temperada ou não virulenta, não mata a célula hospedeira, em vez de usá-la como um refúgio onde existe em um estado dormente. Após a injeção do DNA fago na célula hospedeira, ele se integra ao genoma do hospedeiro, com a ajuda de integrases codificadas por fago, onde é então denominado profago. O genoma do prófago é então replicado passivamente junto com o genoma do hospedeiro, pois a célula hospedeira se divide pelo tempo que permanece lá e não forma as proteínas necessárias para produzir progênie. Como o genoma do fago é geralmente comparativamente pequeno, os hospedeiros bacterianos são normalmente relativamente ilesos por este processo.

Figura 3. Representação dos estágios do ciclo lisogênico do bacteriófago.

transição de lisogênico para lítico

se uma bactéria contendo profago for exposta a estressores, como luz UV, condições de baixo teor de nutrientes ou produtos químicos como mitomicina C, o profago pode se extrair espontaneamente do genoma do hospedeiro e entrar no ciclo lítico em um processo chamado indução.

esse processo, no entanto, não é perfeito e a profecia às vezes pode deixar partes de seu DNA para trás ou levar partes do DNA do hospedeiro com eles quando eles re-circularizam. Se eles infectarem uma nova célula hospedeira, eles podem transportar genes bacterianos de uma cepa para outra em um processo chamado transdução. Este é um método pelo qual genes de Resistência a antibióticos, toxina e genes codificadores de superantígenos e outros traços de virulência podem se espalhar por uma população bacteriana.

trabalhos recentes mostraram que a transição entre a infecção lítica e lisogênica também depende da abundância de fago em uma área, pois são capazes de produzir e detectar pequenos peptídeos em um processo semelhante ao quorum sensing4.

imunidade bacteriana à infecção por fagos

nem todas as bactérias são impotentes contra o ataque de fagos, possuindo um” sistema imunológico ” que lhes permite lutar. CRISPR-Cas, que agora é sinônimo de modificação genética, foi proposto pela primeira vez como um “sistema imunológico adaptativo” bacteriano por Francisco Mojica5 e independentemente por um grupo da Université Paris-Sud6 em 2005. O locus CRISPR é uma matriz de sequências repetidas curtas separadas por espaçadores com sequências únicas. Essas sequências espaçadoras foram encontradas para ter homologia ao DNA viral e plasmídeo, incluindo fago. Quando atacados por um fago anteriormente não conhecido, novos espaçadores são adicionados em um lado do CRISPR, tornando o CRISPR um registro cronológico do fago que a célula e seus ancestrais encontraram. Em resposta à invasão de fagos, as sequências CRISPR são transcritas e, em parceria com as proteínas Cas, direcionam e destroem as sequências de fagos homólogas às sequências de espaçadores.

Fago como ferramentas de biologia genética e molecular

o fago Lambda, originalmente isolado de Escherichia coli, é um dos fagos mais bem estudados e formou a base de muitas ferramentas genéticas. Até foi dito que o uso do fago como ferramentas acabou levando ao desenvolvimento da biologia molecular como disciplina7. Na década de 1950, a capacidade do fago de se recombinar com o DNA do hospedeiro foi explorada pela primeira vez para manipular os genomas das espécies de Salmonella e, portanto, o processo de transdução nasceu8. Desde então, tem sido usado como um veículo para mover material genético entre muitos organismos, incluindo manipulações de genes fúngicos9 e até mesmo genes humanos. Foi graças ao humilde fago que a insulina humana foi produzida pela primeira vez de forma segura e barata. Igualmente abriu aplicações na seleção alta da taxa de transferência dos clones, do desenvolvimento do nanomaterial 10, do tratamento anti-bacteriano para artigos alimentares, como uma ferramenta diagnóstica e uma descoberta e um systems11 da entrega da droga.

o fagoxx174 tornou-se um pioneiro involuntário em 1977, quando foi o primeiro organismo a ter toda a sua sequência de nucleotídeos determinada graças a Fred Sanger e colleagues12.

terapia de fago

antes da descoberta de antibióticos por Alexander Fleming em 1928, o fago estava sendo explorado como um método para o tratamento de infecções bacterianas. Na era pós-antibiótico, a atividade conveniente de amplo espectro do tratamento com antibióticos significava que, na maioria das pesquisas da organização sobre terapia fágica, foi abandonada. No entanto, em muitas das antigas nações soviéticas onde havia falta de antibióticos ocidentais, a pesquisa sobre terapias fágicas continuou por necessidade. Com os crescentes problemas globais de resistência aos antibióticos, tem havido um ressurgimento no campo da terapia fágica nos últimos anos. Embora os fagos sejam capazes de infectar e destruir bactérias e tenham sido usados com sucesso para tratar infecções com risco de vida13, suas espécies e até mesmo a especificidade da cepa e o potencial de imunidade pré-existente de algumas bactérias significam que o tratamento de fagos atualmente não é um processo trivial e deve ser adaptado à infecção individual. Isso o torna caro e demorado. Consequentemente, é atualmente um último recurso e ainda há muito trabalho necessário neste campo.

a árvore genealógica de fagos

com a crescente disponibilidade e acessibilidade do sequenciamento de nucleotídeos, houve uma explosão no número de genomas de fagos submetidos a bancos de dados nas últimas duas décadas14 .

Fagos são classificadas pelo Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV), como de suas 2017 atualização, existem 19 famílias de fagos que infectam bactérias e archaea (Tabela 1), mas como mais amostras de áreas mais remotas são seqüenciados isso é só tende a crescer no futuro.

para usuários móveis, role para a esquerda e para a direita para ver os dados da tabela abaixo.

Tabela 1. Classificação taxonômica ICTV de bacteriófagos infectando bactérias e archaea.

1. Twort FW. UMA INVESTIGAÇÃO SOBRE A NATUREZA DOS VÍRUS ULTRA-MICROSCÓPICOS. lanceta. 1915;186(4814):1241-1243. doi: 10.1016 / S0140-6736(01)20383-3
2. D’Herelle F. em um micróbio invisível antagônico em relação aos bacilos disentéricos: breve nota do Sr. 1917. Res Microbiol. 2007;158(7):553-554. doi: 10.1016 / j. resmic.2007.07.005
3. Taylor NMI, Prokhorov NS, Guerrero-Ferreira RC, et al. Estrutura da placa de Base T4 e sua função no acionamento da contração da bainha. Natureza. 2016;533(7603):346-352. doi:10.1038 / nature17971
4. Erez Z, Steinberger-Levy I, Shamir M, et al. Communication bet ximeen viruses guides lysis-decisões lysogeny. Nature. 2017;541(7638):488-493. doi: 10.1038 / nature21049