Ciclo de Lwoff - Replicación viral

Chris Evers

Documento original de Genentech's Access Excellence (http://www.gene.com/ae/index.html)

El termino virus deriva del latín " veneno ", y resulta aun apto para nombrarlo dado que los virus constituyen uno de los grandes problemas de la salud humana. El Virus Herpes Simple (de las siglas en inglés: VHS), es uno de los virus patógenos de mayor transmisión en los países industrializados. Un tipo de VHS causa el herpes genital - una enfermedad de transmisión sexual incurable - que afecta a cerca de 30.000.000 personas en los Estados Unidos.

El VHS es un ejemplo de una interesante propiedad de ciertos virus - puede presentarse en una forma activa y otra latente -. Durante la fase activa, el virus interfiere con el metabolismo normal de la célula, causando los síntomas asociados con la enfermedad- que incluyen dolorosos ampollas genitales. Durante la fase latente es como si el virus se fuera a dormir. Si bien la célula huésped permanece infectada, el hospedador es un portador asintomático de la enfermedad.

Hoy sabemos que las diferencias entre los periodos de latencia y actividad de la infección viral se deben a un cambio en el modo de replicación viral. Algunos virus se pueden replicar por lo que se conoce como ciclo lítico. Ellos entran e inyectan a la célula huésped con su ADN, obligándola a fabricar nuevos virus, hasta que la célula huésped explota liberando los patógenos al medio. Otros virus operan diferentemente: ellos entran e inyectan su ADN en la célula huésped pero, en vez de tomar el control y fabricar mas virus, el ADN inyectado puede tornarse inactivo por un cierto tiempo, hasta que un apropiado evento celular dispara el proceso nuevamente. Este ultimo ciclo se denomina temperado o lisogénico.

El ciclo lisogénico fue descubierto en los virus que atacan a las bacterias (bacteriófagos) en 1920, pero se lo comprendió en la década del 50, cuando fue estudiado en el ámbito celular por Andre Lwoff, un científico francés. En esta época se conocía algunos cultivos bacterianos que estaban infectados por un fago, pero crecían normalmente y parecían perfectamente sanos. Este fago no parecía interferir con la bacteria huésped, estos cultivos tenían la habilidad de causar la lisis o ruptura de otras bacterias. Entonces, ese cultivo se describía como lisogénico.

No resultaba claro porque esos cultivos eran letales para otras bacterias. El efecto lisogénico no parecía originarse en partículas de fagos libres en el cultivo, dado que los cultivos permanecían infectantes aun luego de tratamientos capaces de eliminar cualquier fago libre en el medio. Tampoco el efecto observado se correspondía con alguna gran reserva de fagos guardados dentro de la célula huésped - no se liberaban fagos cuando las células de un cultivo lisogénico se rompían artificialmente.

El esclarecimiento del ciclo se baso en los cuidadosos experimentos de Lwoff realizados con la ponderada técnica de observar y tener paciencia. Él observó el desarrollo de una bacteria aislada: Bacillus megaterium (bacteria de un tamaño superior a las otras) en finas gotas de medio. La observación revelo el secreto, si bien nunca se encontró partículas de fagos flotando en gotas que contenían una sola célula, se los encontraba en las colonias derivadas de esa sola célula. ¿De donde provenían?, Lwoff pudo obtener la respuesta: ocasionalmente, cuando una sola célula bacteriana era observada, explotaba espontáneamente liberando cerca de 100 fagos.

Lwoff concluyo, que la célula huésped no era enteramente inmune al fago. Cuando el fago se torna activo en una bacteria de un cultivo lisogénico, fuerza al huésped a manufacturar mas fagos, que eventualmente matan al hospedador y liberan fagos al exterior cuando la misma explota. Sin embargo el cambio del ciclo lisogénico al lítico, era la excepción mas que la regla. La mayor parte del tiempo, en la mayor parte de las bacterias huéspedes el fago se encuentra en la forma inactiva. Mas tarde, Lwoff encontró que era posible inducir artificialmente que todas las células de un cultivo lisogénico entren en el ciclo lítico simultáneamente exponiendo los cultivos a la luz ultravioleta o a Rayos X.

Se esquematiza el ciclo lisogénico y lítico de la replicación viral.

Leyendas de la figura

Ciclo lítico:
Al lisarse, se daña la membrana de la célula huésped y el citoplasma escapa. La célula muere rápidamente, liberando las partículas virales.

Ciclo lisogénico:

El ciclo lisogénico es uno de los varios tipos de ciclos en los que la célula huésped no es destruida, pero un sitio en el cromosoma es ocupado por el virus y utilizado para la replicación de los genes virales. La infección viral propiamente dicha entra en una fase de latencia durante este proceso

En la ilustración se sigue el proceso: la enzima viral corta el cromosoma huésped e integra al genoma viral en el mismo, ocurre lo que hoy se conoce como una recombinación genética. Cuando el ADN recombinado se replica, transmite el ADN viral a todos sus descendientes. Si los genes víricos luego lisan la célula y la abandonan, comienza un nuevo ciclo de infección.

Los cuidadosos experimentos de Lwoff sentaron las bases para investigaciones adicionales acerca de la interacción fago- huesped en cultivos lisogénicos, investigaciones que llevan a un descubrimiento de gran envergadura: los genes inyectados a una bacteria por el fago se integran al genoma de la célula huésped, un hecho que es la base de lo que es hoy la ingeniería genética.

Por sus aportes

Lwoff , recibió en 1965 el premio Nobel de Medicina compartido por otros dos grandes de la ciencia francesa: Jacob y Monod.