QUAL È IL CICLO LISOGENICO? - BIOLOGIA - 2025

Il ciclo lisogenico , chiamato anche lisogenia, è una fase del processo di riproduzione di alcuni virus, principalmente quelli che infettano i batteri. In questo ciclo, il virus inserisce il suo acido nucleico nel genoma dei batteri ospiti.

Questo ciclo forma, insieme al ciclo litico, i due principali meccanismi di replicazione dei virus. Quando il batteriofago, durante il ciclo lisogenico, inserisce il suo DNA nel genoma batterico, diventa un profago.

Zlir'a. Versione spagnola di Alejandro Porto, tramite Wikimedia Commons

I batteri infettati da questo profago continuano a vivere e riprodursi. Quando si verifica la riproduzione batterica, si ottiene anche una replica del profago. Ciò si traduce in ogni cellula batterica figlia che viene anche infettata dal profago.

La riproduzione del batterio infetto, e quindi del suo profago ospite, può continuare per diverse generazioni senza che si verifichi alcuna manifestazione del virus.

A volte, spontaneamente o in condizioni di stress ambientale, il DNA del virus si separa da quello batterico. Quando si verifica la separazione del genoma batterico, il virus avvia il ciclo litico.

Questa fase riproduttiva del virus provocherà la rottura della cellula batterica (lisi) permettendo il rilascio di nuove copie del virus. Le cellule eucariotiche sono anche suscettibili di essere attaccate da virus lisogenici. Tuttavia, non è ancora noto come avvenga l'inserimento del DNA virale nel genoma della cellula eucariotica.

Virus batteriofago che inietta il suo genoma nei batteri. Tratto e modificato da: Thomas Splettstoesser. (Tradotto in spagnolo da Alejandro Porto), tramite Wikimedia Commons.

Il batteriofago

I virus che infettano solo i batteri sono chiamati batteriofagi. Sono anche conosciuti come fagi. La dimensione di questo tipo di virus è abbastanza variabile, con un intervallo di dimensioni che può essere compreso tra 20 e 200 nm circa.

I batteriofagi sono onnipresenti e possono crescere praticamente in qualsiasi ambiente in cui si trovano i batteri. È stato stimato, ad esempio, che poco meno di tre quarti dei batteri che vivono nel mare sono infettati dai fagi.

Ciclo di infezione virale

L'infezione virale inizia con l'adsorbimento dei fagi. L'adsorbimento dei fagi avviene in due fasi. Nel primo, noto come reversibile, l'interazione tra il virus e il suo potenziale ospite è debole.

Qualsiasi cambiamento nelle condizioni ambientali può causare la cessazione di questa interazione. Nell'interazione irreversibile, invece, sono coinvolti recettori specifici che impediscono l'interruzione dell'interazione.

Il DNA del virus può entrare all'interno del batterio solo quando si verifica l'interazione irreversibile. Successivamente, ea seconda del tipo di fago, questi possono svolgere diversi cicli riproduttivi.

Oltre ai cicli litico e lisogenico, già descritti, vi sono altri due cicli riproduttivi, il ciclo di sviluppo continuo e il ciclo pseudolisogeno.

Ciclo litico

Durante questa fase, la replicazione del virus all'interno dei batteri avviene rapidamente. Alla fine, i batteri subiranno una lisi della sua parete cellulare ei nuovi virus verranno rilasciati nell'ambiente.

Ciascuno di questi fagi appena rilasciati può attaccare un nuovo batterio. La ripetizione successiva di questo processo consente all'infezione di crescere in modo esponenziale. I batteriofagi che partecipano al ciclo litico sono chiamati fagi virulenti.

Ciclo lisogenico

In questo ciclo, la lisi della cellula ospite non si verifica, come nel ciclo litico. Dopo le fasi di adsorbimento e penetrazione, continua la fase di integrazione del DNA fagico con quello della cellula batterica, fino a diventare un profago.

La replicazione dei fagi avverrà contemporaneamente alla riproduzione batterica. Il profago integrato nel genoma batterico verrà ereditato dai batteri figli. Il virus può continuare senza manifestarsi per diverse generazioni batteriche.

Questo processo è comune quando il numero di batteriofagi è elevato rispetto al numero di batteri. I virus che svolgono il ciclo lisogenico non sono virulenti e sono chiamati temperati.

Alla fine, i profagi possono essere separati dal genoma batterico e trasformati in fagi litici. Questi ultimi entrano nel ciclo litogenico che porta alla lisi batterica e all'infezione di nuovi batteri.

Ciclo litico e lisogenico. Tratto e modificato da: Suly12, da Wikimedia Commons

Ciclo di sviluppo continuo

Alcuni batteriofagi effettuano numerose repliche all'interno dei batteri. In questo caso, contrariamente a quanto avviene durante il ciclo lisogenico, non provoca lisi batterica.

I virus appena replicati vengono rilasciati dai batteri da punti specifici sulla membrana cellulare, senza provocarne la rottura. Questo ciclo è chiamato sviluppo continuo.

Ciclo pseudolisogeno

A volte la disponibilità di nutrienti nel terreno è scarsa perché i batteri possano crescere e riprodursi normalmente. In questi casi, si ritiene che l'energia cellulare disponibile non sia sufficiente affinché i fagi producano lisogenesi o lisi.

Per questo motivo, i virus entrano quindi in un ciclo pseudolisogeno. Tuttavia, questo ciclo è ancora poco conosciuto.

Conversione lisogenica

Alla fine, come prodotto dell'interazione tra il profago e il batterio, il primo può indurre la comparsa di cambiamenti nel fenotipo del batterio.

Ciò si verifica principalmente quando i batteri ospiti non fanno parte del normale ciclo del virus. Questo fenomeno è chiamato conversione lisogenica.

I cambiamenti indotti nel batterio dal DNA del profago aumentano il successo biologico dell'ospite. Aumentando la capacità biologica e il successo di sopravvivenza dei batteri, anche il virus ne beneficia.

Questo tipo di relazione benefica per entrambi i partecipanti potrebbe essere classificato come un tipo di simbiosi. Tuttavia, è necessario ricordare che i virus non sono considerati esseri viventi.

Il principale vantaggio ottenuto dai batteri lisogenicamente trasformati è la sua protezione dall'attacco di altri batteriofagi. La conversione lisogenica può anche aumentare la patogenicità dei batteri nei loro ospiti.

Anche un batterio non patogeno può diventare patogeno per conversione lisogenica. Questo cambiamento nel genoma è permanente ed ereditabile.

Phagotherapy

La fagoterapia è una terapia che consiste nell'applicazione di fagi come meccanismo di controllo per prevenire la diffusione di batteri patogeni. Questa metodologia di controllo batterico è stata utilizzata per la prima volta nel 1919.

In quell'occasione veniva utilizzato per curare un paziente affetto da dissenteria, ottenendo un risultato del tutto favorevole. La fagoterapia è stata utilizzata con successo all'inizio del secolo scorso.

Con la scoperta della penicillina, così come di altre sostanze antibiotiche, la terapia fagica fu praticamente abbandonata nell'Europa occidentale e nel continente americano.

L'uso indiscriminato di antibiotici, ha permesso la comparsa di ceppi batterici multiresistenti agli antibiotici. Questi batteri stanno diventando più frequenti e più resistenti.

Per questo motivo, c'è un nuovo interesse nel mondo occidentale per lo sviluppo della terapia fagica per il controllo della contaminazione e delle infezioni batteriche.

Vantaggi della terapia fagica

1) La crescita dei fagi avviene in modo esponenziale, aumentando la loro azione nel tempo, gli antibiotici, al contrario, perdono il loro effetto nel tempo a causa della distruzione metabolica della molecola.

2) I fagi hanno la capacità di subire mutazioni, questo permette loro di combattere la resistenza che i batteri potrebbero sviluppare al loro attacco. D'altra parte, gli antibiotici hanno sempre lo stesso principio attivo, quindi quando i batteri sviluppano resistenza a tali principi attivi, gli antibiotici sono inutili

3) La fagoterapia non ha effetti collaterali che possono essere dannosi per i pazienti.

4) Lo sviluppo di un nuovo ceppo fagico è una procedura molto più rapida ed economica rispetto alla scoperta e allo sviluppo di un nuovo antibiotico.

5) Gli antibiotici non solo colpiscono i batteri patogeni, ma anche altri potenzialmente benefici. I fagi, d'altra parte, possono essere specie-specifici, quindi il trattamento contro i batteri responsabili dell'infezione può essere limitato, senza influenzare altri microrganismi.

6) Gli antibiotici non uccidono tutti i batteri, quindi i batteri sopravvissuti possono trasmettere l'informazione genetica che conferisce resistenza all'antibiotico alla loro prole, creando così ceppi resistenti. I batteriofagi lisogenetici uccidono i batteri che infettano, riducendo la possibilità di sviluppo di ceppi batterici resistenti.

Riferimenti

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