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Bacteriófagos e Plasmídeos - Coggle Diagram
Bacteriófagos e Plasmídeos
Bacteriófagos
Conceitos
Vírus que infectam bactérias
Transferência de genes entre bactérias
Atuam como vetores de DNA
Possuem uma fita de material genético (DNA ou RNA) envolvida por um revestimento de natureza proteica.
Os fagos infectam as bactérias ligando-se a receptores específicos na superfície da membrana, e assim injetam seu material genético na célula.
Alguns genes são expressos
imediatamente (replicação do material genético)
São feitas cópias do material genético
Inicia-se a expressão gênica -> genes mais necessários para a produção de partículas do fago
Leva à lise da bactéria, liberando novos fagos para infectar outras células
Alguns bacteriófagos, nem sempre entram
no ciclo lítico.
Fagos temperados
Podem estabelecer uma relação de maior ou menor estabilidade com a célula hospedeira, como o estado de lisogenia.
Quase todos os genes do fago são completamente reprimidos, e o material genético do fago vai sendo replicado até que o ciclo lisogênico se quebre de novo, e o fago se multiplique, lise a célula e se espalhe no meio a fim de infectar outras bactérias.
Estruturas
Tipos de fagos
DNA fita simples, circular (genoma) -> fiX174, M13 (fago)
DNA fita dupla (genoma) -> T4 (fago)
RNA (genoma) -> MS2 (fago)
Características de cada fagos
fiX174, M13
Os genes estão muito agrupados – há muito poucas sequências não codificadoras no genoma.
Na maioria dos casos, o final de um gene é diretamente adjacente (ou levemente sobrepõe-se) ao início do seguinte.
O DNA que entra na célula é de fita simples, e é convertido (A) em uma dupla-fita (RF)
Estas geram (B) mais moléculas de fitas simples que serão convertidas (C) a forma de dupla-fita (RF)
Depois (D), a fita simples de DNA é empacotado dentro de partículas de fago alternativamente
Fago em forma de icosaedro Contém um segmento circular de DNA fita-simples -> em torno de 5000 nucleotídeos, contido em sua cápsula proteica ->DNA codifica 11 proteínas
M13
Fita simples
Fagos filamentosos
Infectam as células pelos pili
especificados pelo plasmídeo F
Incomuns, pois são liberados da
célula sem causar a lise das mesmas
Replicação DNA fita única
Replicação muito semelhante à do fago
φX174
Após a infecção, uma forma replicativa de fita dupla é produzida pela síntese da fita complementar
A replicação então procede através da síntese de DNA de fita única que é então convertida na forma de fita dupla
O DNA não é empacotado em cabeças de fago pré-formadas vazias
Na membrana, o fago é expulso, com proteínas de revestimento sendo polimerizadas em torno dele durante sua passagem através da membrana.
O DNA na RF permanece dentro da célula, dando início à contínua produção de mais DNA de fago, e consequentemente mais partículas de fago.
MS2
Infecção semelhante ao fago M13 via pilus-F (específico para bactérias F+)
Fago extremamente simples -> apenas 3600 nucleotídeos -> três
proteínas: a proteína de encapsulamento, uma proteína relacionada à maturação e uma replicase.
O material genético do fago serve diretamente para a tradução (diferente dos retrovírus), o controle da regulação ocorre somente no nível traducional, sendo exercido primariamente pela estrutura secundária do RNA.
BACTERIÓFAGOS – DNA DUPLA FITA
Fagos maiores como T4 e Lambda.
De maneira geral, o ciclo lítico dos fagos de DNA dupla-fita consiste na replicação da molécula de DNA com a formação de uma longa molécula, formada por repetições completas do DNA viral (concatâmeros do DNA viral).
Enquanto o DNA é replicado, as proteínas que formarão o capsídeo e a cauda são produzidas. O concatâmero de DNA é cortado em fragmentos que incluem uma cópia inteira do genoma viral e as cópias são empacotadas dentro dos capsídeos pré-formados.
BACTERIÓFAGO T4
A molécula é cortada de longos concatâmeros
Os cortes são feitos em posições que são determinadas pela quantidade de DNA que pode se ajustar na cabeça do fago
A sequência na ponta do DNA compactado é uma duplicata da sequência embalada primeiro (DNA terminalmente redundante)
O primeiro segmento da segunda molécula que é embalada não é o mesmo que o primeiro segmento do primeiro fago
Como o segundo fago também deve ser terminalmente redundante, uma terceira molécula de DNA de fago deve começar com outro segmento
A coleção de moléculas de DNA no fago produzido por uma única bactéria infectada é um conjunto permutado circularmente
BACTERIÓFAGO λ
Mecanismo de empacotamento diferente do fago T4.
DNA linear ->torna-se circular ao infectar a célula bacteria com auxílio dos sítios cos (curto período de bases não pareadas – complementares entre si – 12 nucleotídeos – em cada extremidade 5’).
Não possuem redundância terminal, extremidades são idênticas em todas as partículas fágicas.
Ação da DNA ligase no interior da célula hospedeira sela a junção entre as
extremidades, formando o DNA circular fechado covalentemente.
Plasmídeos
Conceitos
GENOMA EXTRACROMOSSOMAL
Fagos integrados ao cromossomo bacteriano: lisogenia
Plasmídeos integrados ao cromossomo bacteriano:
epissomo
Certos plasmídeos e alguns fagos: sequências
inseridas no genoma bacteriano, sendo herdada como qualquer outra parte desse genoma.
Bacteriófagos
Genoma protegido por um envoltório proteico
Liberado pela célula bacteriana ao final de um ciclo de infecção.
Plasmídeos
Auto-replicativo
DNA: circular, fita dupla
Número de cópias: estável e característico
Características
Resistência a antibióticos
Produção de Bacteriocinas
Determinantes de virulência
Plasmídeos e fagos que carregam genes de virulência
Expansão das atividades metabólicas
PROPRIEDADES MOLECULARES DOS PLASMÍDEOS
Existem na célula como DNA circular e super-enrolado, mas podem ser lineares
Tamanho variado, menor que o cromossomo
Grupos:
Controle rigoroso do número de cópias associado à
replicação cromossomal
São pequenos e não codificam auto-transferência
Replicação independente da replicação cromossomal
Baixo número de cópias (>30 kB)
Multi-cópias (menores que 10 kb)
Cópia única
Mantido na mesma quantidade relativa que o cromossomo bacteriano
Utilização de um aparato específico que garante a segregação
equitativa a cada divisão bacteriana
ESTABILIDADE DE PLASMÍDEOS
Frequência com que o plasmídeo desaparece quando não há pressão seletiva
Plasmídeos artificiais são mais instáveis
preocupação para a indústria
Definem a estabilidade do plasmídeo:
Integridade
Particionamento na divisão celular
Influência na taxa de crescimento
REPLICAÇÃO DO PLASMÍDEO
R100
ColE1
INTEGRIDADE PLAMIDIAL
Integridade
Instabilidade aumentada
PARTICIONAMENTO NA DIVISÃO CELULAR
Dois componente
Toxina estável de longa duração
Fator instável que impede a
expressão da toxina ou age como antídoto
Sistema Dependente
INFLUÊNCIA NA TAXA DE CRESCIMENTO
Esta diferença na taxa de crescimento surge por causa da carga metabólica resultante da replicação do plasmídeo e expressão de seus genes ->PROBLEMA INDUSTRIAL!
Terceiro parâmetro que rege a estabilidade dos plasmídeos