genética

CROMOSOMAS DE VIRUS Y BACTERIAS

EL MATERIAL GENÉTICO ORGANIZADO SON LOS CROMOSOMAS

Ahora que ya conocemos la composición química, la estructura y algunas de las propiedades físio-químicas de los ácidos nucleicos, podemos iniciar el estudio de los cromosomas. Pero, antes es necesario definir ¿qué es un cromosoma?. El Cromosoma es el material genético organizado que varia en la escala evolutiva, pasando de moléculas de ácido nucleico lineal o circular encerradas en cápsides de virus, a largas moléculas de ADN doble hélice circular prácticamente desnudas y organizadas en dominios como en las bacterias, y a enormes moléculas de ADN que interaccionan con proteínas histónicas y no histónicas como en los eucariontes. Esta definición, incluye también los cromosomas de orgánulos citoplásmicos, como los presentes en mitocondrias y cloroplastos, y los  pequeños cromosomas extra (ADN circular doble hélice) o plasmidios que se encuentran en bacterias.

LOS CROMOSOMAS DE VIRUS: CLASIFICACIÓN

Los virus pueden clasificarse atendiendo al tipo de organismo que parasitan en:

• Bacteriofagos o fagos: virus que parasitan a bacterias.
• Virus Animales.
• Virus vegetales.

El material hereditario de los virus está organizado en cromosomas de diferente tipo. Desde el punto de vista genético, los virus pueden clasificarse en virus ADN o ARN, doble hélice o hélice sencilla, y en circular o lineal.

• Virus cuyo material hereditario es ADN.
• Virus cuyo material hereditario es ARN.
• Virus cuyo material hereditario es ARN-ADN.
• Virus cuyo material hereditario es ADN-ARN.

VIRUS CUYO MATERIAL HEREDITARIO ES ADN

VIRUS ADN
Tipo de Molécula	Tipo de Hélice	Tipo de virus según huésped.	Familia de virus
Circular	Sencilla	Fago	ØX174M13
		Animal	Parvovirus
	Doble	Animal	Papovavirus (SV40, polioma) Adenovirus Herpetovirus (Herpes) Poxvirus (viruela) Iridovirus (peste porcina)
Lineal	Doble	Fago	Extremos cohesivos: Fago l (Ø80, 434, P2, 186) Redundancia terminal: serie T-par, T3 y T7

De los virus anteriormente indicados, algunos han sido ampliamente estudiados genéticamente por distintos motivos. Por tanto, no está demás añadir algunos detalles sobre varios de estos virus.    

• El virus ØX174 ha sido empleado ampliamente en estudios sobre la replicación del ADN. Este virus ADN tienen una cápside poliédrica que contiene en su interior una molécula de ADN circular de hélice sencilla (hebra +) con 5.400 nucleotidos. Cuando el virus infecta a E. coli pasa por una forma replicativa duplex, formándose una molécula circular doble hélice (una hebra+ y una hebra -). A partir de la hebra - de esta doble hélice se sintetiza el ARN mensajero del virus que se traducirá para producir las proteínas de la cápside. También a partir de la hebra - se sintetizan nuevas hélices de tipo + que se encapsularán dentro de las cápsides para originar nuevas partículas virales.

Partículas de ØX174	ADN de ØX174

     

Forma Replicativa de ØX174

• El bacteriofago M13 tiene una cápside de tipo filamentoso dentro de la cual se encuentra una molécula circular de ADN de hélice sencilla de 6.400 nucleotidos. Al igual que ØX174, también pasa por una forma replicativa dúplex.

Fago filamentoso M13

Esquema del bacteriofago M13

• El virus SV40 (Papovavirus) tiene una cápside icosaédrica que encierra en su interior un ADN circular doble hélice de 5.243 pares  de nucleotidos. El ADN de SV40 se asocia con las proteínas histónicas de las células animales que infecta formando de 20 a 24 nucleosomas. El ADN del virus del polioma (Papovavirus) y ADN de los Adenovirus que también es circular de doble hélice, se asocia con las proteínas virales V y VII para formar una estructura similar a la de la cromatina de los organismos eucariontes. Los Adenovirus están siendo utilizados en experimentos de terapia génica.

Partículas del virus SV40	ADN de SV40

Otros virus conocidos, cuyo material hereditario es ADN doble hélice circular y que también infectan especies animales son los siguientes:

Herpetovirus (Herpes)	Iridovirus (peste porcina)	Poxvirus (viruela)	Poxvirus

• El fago l  posee una cápside icosaédrica con una cola. Dentro de la cápside existe una molécula de ADN doble hélice lineal con 48.000 pares de bases aproximadamente. Una característica importante de este virus es que presenta extremos cohesivos, es decir, tiene  dos extremos 5’ monocatenarios, formados cada uno por 12 nucleotidos que tienen una secuencia complementaria. Cuando infecta a E. coli lo primero que hace el fago l  es circularizarse gracias a sus extremos cohesivos. Después de circularizarse puede seguir un ciclo lítico y lisar a E. coli o puede suceder que su ADN se integre en el ADN del cromosoma principal bacteriano. Cuando se replica el ADN del virus se forman concatémeros y una endonucleasa de restricción denominada ter reconoce una secuencía palindrómica y produce un corte a distinto nivel (asimétrico) en cada hélice que genera los extremos 5’ monocatenarios de 12 bases. El fago  l ha sido muy utilizado en estudios de regulación génica, en concreto en el establecimiento del modelo del operón.

Fago l	Fagos l

      

Extremos cohesivos del Fago l

• Los fagos de la serie T presentan una cápside icosaédrica con cola que encierra en su interior ADN doble hélice lineal (aproximadamente 166.000 pb). Los virus T pares (T2, T4 yT6) presentan permutaciones circulares y redundancia terminal. La redundancia terminal consiste en la repetición de una secuencia de 2.000 a 6.000 pares de nucleotidos en los dos extremos del virus. Por ejemplo, las secuencias AB se repiten en los extremos del virus: ABCDEFGHAB. Además, diferentes virus T4 muestran diferentes ordenaciones de sus genes (diferentes permutaciones circulares), un virus tiene la secuencia ABCDEFGHAB y otro tiene la secuencia CDEFGHABCD, pudiéndose encontrar otro que tenga la secuencia EFGHABCDEF. Cada cromosoma de un fago T4 es una permutación circular distinta de una secuencia común de nucleotidos (secuencia ABCDEFGH) y además terminalmente repetitivo con respecto a una región determinada. Por esta causa, los mapas genéticos en T4 resultan ser circulares, a pesar de tener como material hereditario ADN doble hélice lineal. Los virus T3 y T7 no presentan permutaciones circulares.

Fago T4	Fago T5	Fago T5