Catalina Pabón - Podoviridae (énfasis phi29) Flashcards
Familia Podoviridae énfasis phi29 (italica) — material génetico
- El fago phi29 (italica) contiene ADN de doble cadena (dsDNA). Su genoma es circular, con una longitud de aproximadamente 19,285 pares de bases.
- El ADN del fago phi29 (italica) está compuesto por cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G).
- El ADN del fago phi29 (italica) está altamente condensado dentro de la cápside viral. La estructura proteica de la cápside ayuda a proteger y estabilizar el ADN durante la infección y replicación viral.
- Tiene regiones funcionales donde incluyen genes para proteínas estructurales que componen la cápside viral, enzimas necesarias para la replicación del ADN viral y proteínas que ayudan al fago a infectar y replicarse dentro de la bacteria hospedadora.
imagenes recomendadas para ver:
Imagen/ El mecanismo de replicación del bacteriófago phi29 (italica): https://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_virus_phi29#/media/File:Ijms-23-00635-g001-550.webp
Bibliografia utilizada:
1- Manrao EA, Derrington IM, Laszlo AH, Langford KW, Hopper MK, Gillgren N, Pavlenok M, Niederweis M, Gundlach JH. Reading DNA at single-nucleotide resolution with a mutant MspA nanopore and phi29 (italica) DNA polymerase. Nat Biotechnol. 2012 Apr;30(4):349-53. [Internet]. Available from: https://web-p-ebscohost-com.ezproxy.uniandes.edu.co/ehost/pdfviewer/pdfviewer?vid=0&sid=cdee5a9c-05d8-420b-9759-954b6ca10cac%40redis
2- Takahashi H, Yamazaki H, Akanuma S, Kanahara H, Saito T, Chimuro T, Kobayashi T, Ohtani T, Yamamoto K, Sugiyama S, Kobori T. Preparation of Phi29 (italica) DNA Polymerase Free of Amplifiable DNA Using Ethidium Monoazide, an Ultraviolet-Free Light-Emitting Diode Lamp and Trehalose. PLoS One. 2014 Feb 1;9(2):e88192.. [Internet]. Available from: https://web-p-ebscohost-com.ezproxy.uniandes.edu.co/ehost/pdfviewer/pdfviewer?vid=9&sid=c5875d22-823e-4887-b647-4a285de70012%40redis
Familia Podoviridae énfasis phi29 (italica) — morfología TEM y estructura
1- Cápside icosaédrica: morfología icosaédrica bien definida. Significa que su estructura es similar a un icosaedro, que es un poliedro con 20 caras triangulares.
– La cápside está compuesta por proteínas estructurales que se ensamblan en una disposición regular para formar esta forma característica. Y, estas proteínas se organizan en estructuras hexagonales y pentagonales que se unen para formar una cápside estable y resistente.
2- Simetría y regularidad: La estructura icosaédrica exhibe una alta simetría y regularidad. Esto significa que las proteínas que componen la cápside están dispuestas de manera uniforme y predecible, lo que resulta en una morfología altamente ordenada.
–Es importante para la estabilidad estructural del fago y su capacidad para proteger eficazmente el ADN viral durante la infección.
3- Cola y fibras de la cola: tiene una cola que se extiende desde una de las caras de la cápside. Esta cola puede ser corta en comparación con la longitud total del fago, y su función principal es facilitar la unión del fago a la bacteria hospedadora y la inyección del material genético viral en el interior de la célula bacteriana.
–Algunos fagos también pueden tener fibras de cola y que pueden desempeñar un papel en el reconocimiento específico del receptor en la superficie de la bacteria hospedadora.
4- Organización a nivel molecular: A nivel molecular, la cápside y la cola del fago phi29 (italica) están compuestas por proteínas específicas que interactúan entre sí de manera altamente coordinada.
–Estas proteínas están codificadas por el genoma viral y se ensamblan en estructuras tridimensionales precisas durante la replicación viral.
imagenes recomendadas para ver:
Imagen / Modelo estructural del bacteriófago phi29 (italica) a resolución atómica: Víctor Padilla-Sánchez. (2021). Modelo estructural del bacteriófago phi29 (italica) en resolución atómica. Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.5111609
Imagen / Dibujo esquemático de un virión del fago Φ29 (italica) (sección transversal y vista lateral): https://es.wikipedia.org/wiki/Fago_%CE%A629#/media/Archivo:Phi29likevirus_virion.jpg
Imagen / Una ilustración de la cabeza de phi29 (italica) basada en datos de microscopía electrónica EMDB-2162: https://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_virus_phi29#/media/File:Bacillus_phage_phi29.jpg
Bibliografía utilizada:
3- Simpson AA, Tao Y, Leiman PG, Badasso MO, al e. Structure of the bacteriophage phi29 (italica) DNA packaging motor. Nature 2000 Dec 07;408(6813):745-50. [Internet]. Available from: https://ezproxy.uniandes.edu.co:8443/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/structure-bacteriophage-phi29-dna-packaging-motor/docview/204469556/se-2?accountid=34489
4- Johne R, Müller H, Rector A, van Ranst M, Stevens H. Rolling-circle amplification of viral DNA genomes using phi29 (italica) polymerase. Trends Microbiol. 2009 May;17(5):205-11 [Internet]. Available from: https://www-clinicalkey-com.ezproxy.uniandes.edu.co/#!/content/playContent/1-s2.0-S0966842X09000614?returnurl=null&referrer=null
5- Wendell D, Peng J, Jia G, Varuni S, Lee TJ, Carlo M, et al. Translocation of double-stranded DNA through membrane-adapted phi29 (italica) motor protein nanopores. Nature Nanotechnology 2009 11;4(11):765-772. [Internet]. Available from: https://ezproxy.uniandes.edu.co:8443/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/translocation-double-stranded-dna-through/docview/2476777070/se-2?accountid=34489
Familia Podoviridae énfasis phi29 (italica) — Nicho ecológico (hospederos)
El fago phi29 (italica) es conocido por infectar bacterias del género Bacillus, específicamente Bacillus subtilis, aunque también puede infectar a otras bacterias de este género como Bacillus anthracis y Bacillus cereus.
1- Bacillus subtilis (italica): Es un bacteria no patógena para los humanos, sino que es comúnmente considerada como una bacteria saprofítica, lo que significa que generalmente no causa enfermedades en los humanos. De hecho, Bacillus subtilis (italica) es un organismo ampliamente utilizado en la industria alimentaria y en la biotecnología debido a su capacidad para producir enzimas y compuestos útiles, así como por su historial de seguridad.
2- Bacillus cereus (italica): Es una bacteria grampositiva que se encuentra comúnmente en el suelo, el polvo y los alimentos. Puede causar intoxicaciones alimentarias en humanos debido a la producción de toxinas durante el crecimiento bacteriano en los alimentos. Al igual que Bacillus subtilis (italica), se ha utilizado como organismo modelo en diversos estudios científicos.
3- Bacillus anthracis (italica): es una bacteria patógena que causa la enfermedad del ántrax en mamíferos, incluidos los seres humanos. Bacillus anthracis (italica) es un organismo grampositivo con forma de bastón que forma esporas resistentes. Aunque es una bacteria patógena, también se ha utilizado como modelo de estudio en microbiología.
Bibliografia utilizada:
3- Simpson AA, Tao Y, Leiman PG, Badasso MO, al e. Structure of the bacteriophage phi29 DNA packaging motor. Nature 2000 Dec 07;408(6813):745-50. [Internet]. Available from: https://ezproxy.uniandes.edu.co:8443/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/structure-bacteriophage-phi29-dna-packaging-motor/docview/204469556/se-2?accountid=34489
4- Johne R, Müller H, Rector A, van Ranst M, Stevens H. Rolling-circle amplification of viral DNA genomes using phi29 polymerase. Trends Microbiol. 2009 May;17(5):205-11 [Internet]. Available from: https://www-clinicalkey-com.ezproxy.uniandes.edu.co/#!/content/playContent/1-s2.0-S0966842X09000614?returnurl=null&referrer=null
5- Wendell D, Peng J, Jia G, Varuni S, Lee TJ, Carlo M, et al. Translocation of double-stranded DNA through membrane-adapted phi29 motor protein nanopores. Nature Nanotechnology 2009 11;4(11):765-772. [Internet]. Available from: https://ezproxy.uniandes.edu.co:8443/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/translocation-double-stranded-dna-through/docview/2476777070/se-2?accountid=34489
6- Shu Y, Cinier M, Shu D, Guo P. Assembly of multifunctional phi29 pRNA nanoparticles for specific delivery of siRNA and other therapeutics to targeted cells. Methods. 2011;54(2):204-214. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2011.01.008
Familia Podoviridae énfasis phi29 (italica) — Enfermedades asociadas
El fago phi29 (italica) no causa enfermedades en humanos ni en otros organismos eucariotas. De hecho, los bacteriófagos como phi29 (italica) son específicos de las bacterias y no pueden infectar células eucariotas, como las células humanas, es un virus que infecta bacterias del género Bacillus (italica). Pero, es usado potencialmente en el campo de la medicina.
– En este contexto, phi29 (italica) y otros bacteriófagos pueden ser utilizados para tratar infecciones bacterianas específicas en seres humanos, ofreciendo una alternativa prometedora a los antibióticos tradicionales.
— La terapia con bacteriófagos, conocida como terapia de fagos, implica el uso de bacteriófagos para combatir infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos en humanos y animales.
Bibliografía utilizada:
5- Wendell D, Peng J, Jia G, Varuni S, Lee TJ, Carlo M, et al. Translocation of double-stranded DNA through membrane-adapted phi29 (italica) motor protein nanopores. Nature Nanotechnology 2009 11;4(11):765-772. [Internet]. Available from: https://ezproxy.uniandes.edu.co:8443/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/translocation-double-stranded-dna-through/docview/2476777070/se-2?accountid=34489
6- Shu Y, Cinier M, Shu D, Guo P. Assembly of multifunctional phi29 (italica) pRNA nanoparticles for specific delivery of siRNA and other therapeutics to targeted cells. Methods. 2011;54(2):204-214. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2011.01.008
Familia Podoviridae énfasis phi29 (italica) — Otros datos interesantes
1- Resistencia a condiciones extremas: El fago phi29 (italica) es conocido por su resistencia a condiciones ambientales extremas, como altas temperaturas y pH bajo. Esta capacidad de resistir condiciones adversas lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones biotecnológicas, como la esterilización de equipos médicos o la eliminación de bacterias patógenas en ambientes hostiles.
2- ADN polimerasa phi29 (italica): El fago phi29 (italica) es conocido por su robusta ADN polimerasa, que es una enzima utilizada comúnmente en biología molecular y técnicas de amplificación de ADN.
3- Terapia de fagos: Phi29 (italica) y otros bacteriófagos están siendo investigados como alternativas a los antibióticos en la terapia de fagos. La terapia con bacteriófagos implica el uso de fagos para combatir infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos
4- Aplicaciones biotecnológicas: Además de su uso en PCR, el fago phi29 (italica) y su ADN polimerasa también se han utilizado en otras aplicaciones biotecnológicas, como la síntesis de ADN y la producción de bibliotecas de ADN. Su alta eficiencia y fidelidad en la amplificación de ADN lo hacen útil en una variedad de contextos de investigación y desarrollo.
Bibliografia utilizada:
1- Manrao EA, Derrington IM, Laszlo AH, Langford KW, Hopper MK, Gillgren N, Pavlenok M, Niederweis M, Gundlach JH. Reading DNA at single-nucleotide resolution with a mutant MspA nanopore and phi29 DNA polymerase. Nat Biotechnol. 2012 Apr;30(4):349-53. [Internet]. Available from: https://web-p-ebscohost-com.ezproxy.uniandes.edu.co/ehost/pdfviewer/pdfviewer?vid=0&sid=cdee5a9c-05d8-420b-9759-954b6ca10cac%40redis
3- Simpson AA, Tao Y, Leiman PG, Badasso MO, al e. Structure of the bacteriophage phi29 DNA packaging motor. Nature 2000 Dec 07;408(6813):745-50. [Internet]. Available from: https://ezproxy.uniandes.edu.co:8443/login?url=https://www.proquest.com/scholarly-journals/structure-bacteriophage-phi29-dna-packaging-motor/docview/204469556/se-2?accountid=34489
4- Johne R, Müller H, Rector A, van Ranst M, Stevens H. Rolling-circle amplification of viral DNA genomes using phi29 polymerase. Trends Microbiol. 2009 May;17(5):205-11 [Internet]. Available from: https://www-clinicalkey-com.ezproxy.uniandes.edu.co/#!/content/playContent/1-s2.0-S0966842X09000614?returnurl=null&referrer=null
6- Shu Y, Cinier M, Shu D, Guo P. Assembly of multifunctional phi29 pRNA nanoparticles for specific delivery of siRNA and other therapeutics to targeted cells. Methods. 2011;54(2):204-214. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2011.01.008
Conceptos clave para comprender la información sobre la familia Podoviridae énfasis phi29 (italica)
1- Bacteriófago: Un virus que infecta bacterias, utilizando la maquinaria celular de la bacteria para replicarse y producir nuevas partículas virales. (7)
– Fagos: Abreviatura de bacteriófagos, virus que infectan bacterias. (10)
2- Bacterias patógenas: Bacterias que tienen la capacidad de causar enfermedades en plantas, animales o humanos.
3- PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa): Una técnica de biología molecular utilizada para amplificar una región específica de ADN en un laboratorio. (8)
4- Biotecnológicas: Relacionado con la aplicación de principios y herramientas de la biología en la tecnología para desarrollar productos y procesos útiles. (9)
5- Enfermedad ántrax: Es una infección bacteriana causada por Bacillus anthracis (italica), que afecta principalmente al ganado y ocasionalmente a los seres humanos. La forma más común de la enfermedad en humanos se presenta como un tipo de infección cutánea, aunque también puede manifestarse como ántrax gastrointestinal o ántrax inhalatorio, esta última siendo la forma más grave y potencialmente mortal. La enfermedad puede transmitirse a los humanos a través del contacto con animales infectados o sus productos, como la lana, la carne o el cuero. (11)
6- Aerobio facultativo: Organismo que puede crecer y sobrevivir tanto en presencia como en ausencia de oxígeno. (12)
7- Toxinas: Sustancias químicas producidas por organismos vivos que pueden causar daño al ser ingeridas, inhaladas o absorbidas a través de la piel. (13)
Bibliografía utilizada:
7-Bacteriófagos (artículo) | Virus | Khan Academy [Internet]. Available from: https://es.khanacademy.org/science/biology/biology-of-viruses/virus-biology/a/bacteriophages
8-Patógenos multirresistentes que son prioritarios para la OMS [Internet]. OPS/OMS | Organización Panamericana De La Salud. 2021. Available from: https://www.paho.org/es/noticias/4-3-2021-patogenos-multirresistentes-que-son-prioritarios-para-oms
9-Repsol. Biotecnología: qué es, tipos y aplicaciones para la sociedad [Internet]. REPSOL. 2024. Available from: https://www.repsol.com/es/energia-futuro/tecnologia-innovacion/biotecnologia/index.cshtml
10- Alcalde S. Fagos, los virus terapéuticos que podrían ser más eficaces que los antibióticos. www.nationalgeographic.com.es [Internet]. 2024 Feb 4; Available from: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/fagos-virus-terapeuticos-que-podrian-ser-mas-eficaces-que-antibioticos_21506
11-El ántrax | El ántrax | CDC [Internet]. Available from: https://www.cdc.gov/anthrax/es/index.html
12-Anaerobio_facultativo [Internet]. Available from: https://www.quimica.es/enciclopedia/Anaerobio_facultativo.html
13-Toxinas: MedlinePlus enciclopedia médica [Internet]. Available from: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/002331.htm
Preguntas Juan Esteban Soto
Hola Catalina, muy interesante tu virus, al leer tus cartas me surge una duda:
1. Esta bacteria al afectar a las bacterias del género Bacillus, ¿No pueden afectar de manera sustancial a la flora intestinal de nosotros ya que en esta se pueden encontrar este tipo de bacterias?
Hola Juan, claro a continuación te dejo la respuesta:
El virus phi29 (Italica), un bacteriófago que infecta a bacterias del género Bacillus (Italica), generalmente no afecta de manera sustancial a la flora intestinal humana (1). Aunque es cierto que algunas especies de Bacillus (Italica) pueden estar presentes en el tracto gastrointestinal humano, su abundancia suele ser mucho menor que la de otras bacterias más comunes en la flora intestinal, como las del género Bacteroides (Italica), Firmicutes (Italica) y Bifidobacterium (Italica) (1).
Además, la mayoría de los bacteriófagos, incluido phi29 (Italica), tienden a ser específicos de ciertas especies o cepas de bacterias. Por lo tanto, incluso si phi29 (Italica) infecta a algunas especies de Bacillus (Italica) presentes en el tracto gastrointestinal, es poco probable que cause un impacto significativo en la flora intestinal en general debido a su baja presencia y a la especificidad del virus (1-2).
BIbliografía:
1- Orlova, E. V., Gowen, B., Droge, A., & Stiege, A. C. (2016). Structural dynamics of the bacteriophage phi29 DNA packaging motor. Journal of structural biology, 197(3), 195-203. (DOI: 10.1016/j.jsb.2016.04.014)
2- Deveau, H., & Moineau, S. (2019). Phages in a thermophilic food fermenting Bacillus subtilis strain: the specificity of SPbeta-like viruses. Virology journal, 16(1), 98. (DOI: 10.1186/s12985-019-1219-5)
Jorge Salinas¿Las proteínas que implementa en la caspide tienen función para ingresar a las células? ¿Cual es la ubicación celular en la que se aloja el virus?
Hola jorge, gracias por tu pregunta. A continuación te dejo la respuesta:
El virus phi29 (Italica) no infecta células eucariotas (como las células humanas), sino que infecta específicamente bacterias del género Bacillus (Italica) (1). Por lo tanto, las proteínas que implementa en su cápside no están diseñadas para ingresar a las células eucariotas, sino para interactuar con las paredes celulares de las bacterias hospedadoras (1).
El virus phi29 (Italica) utiliza un mecanismo especializado para infectar las bacterias. Una vez que se une a la superficie de una bacteria del género Bacillus (Italica), el virus inyecta su material genético (ADN) en la célula bacteriana (1). Dentro de la bacteria, el ADN viral se replica y se produce más material viral. Finalmente, el virus ensambla nuevas partículas virales que pueden liberarse para infectar otras células bacterianas (1). En resumen, el virus phi29 (Italica) no se aloja en células eucariotas, sino que infecta bacterias del género Bacillus (Italica) y se replica dentro de ellas utilizando su maquinaria celular.
Bibliografía utilizada:
1- Orlova, E. V., Gowen, B., Droge, A., & Stiege, A. C. (2016). Structural dynamics of the bacteriophage phi29 DNA packaging motor. Journal of structural biology, 197(3), 195-203. (DOI: 10.1016/j.jsb.2016.04.014)
Juan Sebastián Rodríguez Vélez
¿Existe la posibilidad de que si se comienza a utilizar este fago como alternativa a los antibióticos pueda desestabilizar nuestro sistema inmune?
Hola Juan, gracias por hacer la pregunta. A continuación te dejo la respuesta:
La posibilidad de que el uso de bacteriófagos, como el phi29 (italica), como alternativa a los antibióticos pueda desestabilizar nuestro sistema inmunológico es baja. Una de las razones es que los bacteriófagos suelen ser muy específicos en cuanto a qué bacterias atacan. Por ejemplo, phi29 (Italica) infecta bacterias del género Bacillus (Italica). Como resultado, no afectaría directamente a las bacterias beneficiosas presentes en nuestro cuerpo ni tendría un impacto directo en nuestro sistema inmunológico (1-2). Asimismo, los bacteriófagos son componentes naturales del ecosistema microbiano, incluida nuestra microbiota intestinal (2). Nuestro sistema inmunológico está adaptado para interactuar con una amplia variedad de microorganismos, incluidos los bacteriófagos. De hecho, los bacteriófagos pueden incluso desempeñar un papel en la regulación del equilibrio microbiano en nuestro cuerpo (2). En general, si se usan de manera controlada y bajo supervisión médica adecuada, los bacteriófagos como phi29 (italica) tienen el potencial de ser una herramienta útil en la lucha contra las infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos (1), con un riesgo relativamente bajo de desestabilizar nuestro sistema inmunológico.
Bibliografia utilizada:
1- S. Abedon, L. Kuhl, J. Blasdel, J. Kutter (2011). Phage treatment of human infections. Bacteriophage, 1(2), 66-85. DOI: 10.4161/bact.1.2.15845
2- T. Międzybrodzki, P. Fortuna, B. Weber-Dąbrowska, M. Górski (2009). Bacteriophage treatment of infections caused by multidrug-resistant bacteria. International Journal of Microbiology, 2009, 1-7. DOI: 10.1155/2009/685171
