Bacteriófagos
Bacteriófago, também chamado de fago, é um vírus que infecta bactérias, sendo totalmente inócuo para as células humanas. Bacteriófagos são os vírus mais abundantes existentes na Terra, podendo ser encontrados nos locais mais diversos incluindo solo, água doce, água salgada ou o interior do organismo humano. Os bacteriófagos, como todos os vírus, são parasitas intracelulares obrigatórios uma vez que não possuem mecanismo metabólico próprio e precisam de células hospedeiras para a sua multiplicação.
Os bacteriófagos consistem de uma cápsula proteica no interior da qual se encontra o material genético viral. Eles se ligam a receptores específicos da superfície da célula bacteriana e injectam o seu material genético no material genético bacteriano. O material genético do fago usa o mecanismo celular bacteriano para se replicar e produzir novos vírus.
Bacteriófagos jogam um importante papel na regulação das populações bacterianas e mantém um balanço ecológico em muitos ambientes.
Bacteriófagos têm sido estudados como alternativa terapêutica aos antibióticos nas infecções bacterianas, uma vez que podem ser altamente específicos para certas bactérias, podendo também ser modificadas geneticamente por engenharia genética para aumentar a sua eficácia terapêutica, o que pode mostrar-se importante no combate das infecções bacterianas multirresistentes.
Os bacteriófagos diferem entre si e, por exemplo, o bacteriófago T, também chamado de bacteriófago λ, pode parasitar a E. coli, sendo este um bacteriófago capaz de alternar entre os ciclos lítico e lisogénico.
O bacteriófago é formado por 3 partes, nomeadamente cabeça, contendo o ácido nucleico, cauda e fibras caudais, todas proteicas. O fago liga-se à parede celular bacteriana, usando as proteinas da cauda. O fago perfura a parede celular bacteriana injectando o seu material genético, DNA ou RNA, deixando a cápsula vazia na face externa da parede celular bacteriana.
Dentro da célula hospedeira, que é a bactéria, o DNA viral multiplica-se, originando-se a síntese proteica viral, o que leva à formação de novos fagos que após algum tempo, e usando as enzimas específicas, leva à rotura da parede bacteriana e desta forma dispersão dos fagos com reinício do ciclo por nova infecção viral das bactérias. Este é o chamado ciclo lítico.
Em alternativa ao ciclo lítico, o bacteriófago pode incorporar o seu material genético no material genético bacteriano, passando a ser denominado de profago. Nesta situação, se multiplica e divide em conjunto com o do hospedeiro, dando origem a novas bactérias infectadas por fagos inactivos ou temperados. Este ciclo é denominado de ciclo lisogénico.
O fago inactivo pode assumir o controlo metabólico bacteriano, desligando-se do cromossoma bacteriano, e desta forma iniciar um ciclo lítico.
Os bacteriófagos podem ter importância em determinadas situações analíticas como acontece, por exemplo, quando se analisa a água contaminada por bactérias fecais que podem ser destruídas pela acção dos fagos existentes e dessa forma diminuir artificialmente a concentração bacteriana na água. Devido a estas interferências foi proposto que se usem os bacteriófagos como indicador da contaminação fecal em águas. Foi proposta a utilização de 3 grupos de bacteriófagos infectantes das bactérias do tracto intestinal humano e que são os colifagos somáticos, os bacteriófagos RNA F-específicos e os bacteriófagos que infectam Bacteroides fragilis.
Bacteriófago é um vírus que infecta as bactérias.
Os bacteriófagos variam muito entre si em formato bem como em material genético.
O genoma viral pode ser DNA ou, menos frequentemente, RNA, podendo conter de 4 a várias centenas de genes.
O capsídeo viral pode ter várias formas, como sendo icosaédrica, filamentosa ou em forma cabeça-cauda. A estrutura cabeça-cauda parece ser exclusiva de fagos não sendo encontrada em vírus de células eucariotas.
No ciclo de vida de um bacteriófago, do tipo lítico as suas fases são as seguintes:
Adsorção: em que proteínas da cauda viral se ligam a proteínas bacterianas específicas ( no caso do fago λ são proteínas transportadoras de açúcares ) existentes na superfície externa da célula bacteriana.
Entrada: nesta fase o DNA nativo do fago é injectado no citoplasma bacteriano
Replicação do DNA e síntese proteica: o DNA do fago é copiado sendo os genes do fago expressos por forma a que as proteínas virais sejam sintetizadas
Montagem do novo fago: os capsídeos são montados pelas proteínas sintetizadas na fase 3 e o DNA é introduzido por forma a inúmeros fagos serem formados
Lise: no final do ciclo lítico, proteínas do fago capazes de perfurar a membrana citoplasmática e parede celular bacterianas são sintetizadas; estas perfurações permitem a entrada da água para o interior da bactéria, o que faz expandir e romper, ou lisar, a bactéria.
A rotura da bactéria permite a libertação de centenas de fagos que podem iniciar novos ciclos ao infectarem novas bactérias.
No ciclo lisogénico, ou temperado, o fago não mata a bactéria, antes ficando em estado de latência, havendo reprodução do fago sem destruição da célula bacteriana. Alguns fagos apenas usam o ciclo lítico mas outros, como o fago λ, conseguem alternar entre o ciclo lítico e o ciclo lisogénico.
O ciclo lisogénico tem as 2 primeiras etapas ( adsorção e injecção do DNA ) iguais às que ocorrem no ciclo lítico. Quando o DNA do fago se encontra no interior da bactéria, não é copiado de imediato ou expressado para a síntese proteica do fago. Ele se recombina com uma região particular do cromossoma da bactéria infectada, o que permite que o DNA viral se integra no da bactéria. O DNA do bacteriófago, que ficou integrado, se denomina de profago, não sendo activo e dessa forma não há expressão dos seus genes e, desta forma, não há produção proteica do fago e assim este não se forma. A divisão celular bacteriana é acompanhada por uma cópia do profago. Em determinadas condições, o profago pode tornar-se activo e deixar o cromossoma bacteriano e desencadear as restantes etapas do ciclo lítico ( replicação do DNA, síntese proteica e montagem do fago e lise ).
O fago segue para um ciclo lítico ou um ciclo lisogénico consoante a presença ou não de vários factores. Um dos factores é a quantidade de fagos que estiverem a infectar a célula de forma simultânea, sendo que quanto maior o número de co-infecções por bacteriófagos mais provável é o ciclo ser lisogénico.
A activação dos profagos, por forma a se desligar do cromossoma bacteriano e reiniciar o ciclo lítico parece ser desencadeada por agentes que danificam o DNA como sejam radiação UV e químicos.
Os bacteriófagos atacam apenas hospedeiros bacterianos e não células humanas sendo assim potencialmente óptimos agentes no combate das doenças bacterianas humanas.
Antes da descoberta dos antibióticos, os fagos eram usados no combate às infecções bacterianas, mas com o aparecimento dos antibióticos, os fagos foram sendo progressivamente abandonados. Actualmente, com o surgimento de bactérias multirresistentes, os fagos estão sendo novamente a ser reutilizados com maior frequência.
Nota: Fago T, do inglês, Temperate Phage
Faro λ, do inglês, Lambda Phage
Fagos capazes de transportar o DNA viral para dentro da bactéria, como a E.coli
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