Transducción (genética)

La transducción generalizada se produce cuando fragmentos aleatorios de ADN bacteriano se incorporan a un fago. Esto ocurre cuando el fago se encuentra en la fase lítica, en el momento en que el ADN viral se empaqueta en la cabeza del fago. Si el virus se replica mediante el empaquetamiento de la cabeza, intenta llenarla con material genético. Si el genoma viral presenta capacidad sobrante, los mecanismos de empaquetamiento viral pueden incorporar material genético bacteriano al nuevo virión. Alternativamente, la transducción generalizada puede ocurrir por recombinación . La transducción generalizada es un evento poco frecuente, con una incidencia aproximada de 1 fago por cada 11 000.

La nueva cápsula viral que contiene parte del ADN bacteriano infecta otra célula bacteriana. Cuando el ADN bacteriano empaquetado en el virus se inserta en la célula receptora, pueden ocurrir tres cosas: ^{[ 5 ]}

1. El ADN se recicla para obtener piezas de repuesto.
2. Si el ADN era originalmente un plásmido , se recircularizará dentro de la nueva célula y volverá a ser un plásmido.
3. Si el nuevo ADN coincide con una región homóloga del cromosoma de la célula receptora, se producirá un intercambio de material genético similar al que ocurre en la recombinación bacteriana .

La transducción especializada es el proceso mediante el cual un conjunto restringido de genes bacterianos se transfiere a otra bacteria. Los genes ubicados junto al profago se transfieren debido a una escisión incompleta. La transducción especializada ocurre cuando un profago se escinde de forma imprecisa del cromosoma, de modo que los genes bacterianos adyacentes se incluyen en el ADN escindido. El ADN escindido, junto con el ADN viral, se empaqueta en una nueva partícula viral, que luego se entrega a una nueva bacteria cuando el fago la ataca. En este caso, los genes donantes pueden insertarse en el cromosoma receptor o permanecer en el citoplasma, dependiendo de la naturaleza del bacteriófago.

Un ejemplo de transducción especializada es el fago λ en Escherichia coli . ^{[ 6 ]}

La transducción lateral es el proceso mediante el cual fragmentos muy largos de ADN bacteriano se transfieren a otra bacteria. Hasta ahora, esta forma de transducción solo se ha descrito en Staphylococcus aureus , pero puede transferir más genes y con mayor frecuencia que la transducción generalizada y especializada. En la transducción lateral, el profago inicia su replicación in situ antes de la escisión, en un proceso que conduce a la replicación del ADN bacteriano adyacente. Posteriormente, el empaquetamiento del fago replicado desde su sitio pac (ubicado aproximadamente en la parte central del genoma del fago) y los genes bacterianos adyacentes ocurre in situ, hasta alcanzar el 105% del tamaño del genoma del fago. El empaquetamiento sucesivo tras la iniciación desde el sitio pac original da lugar a que varios kilobases de genes bacterianos se empaqueten en nuevas partículas virales que se transfieren a nuevas cepas bacterianas. Si el material genético transferido en estas partículas transductoras proporciona suficiente ADN para la recombinación homóloga, el material genético se insertará en el cromosoma receptor. Debido a que se producen múltiples copias del genoma del fago durante la replicación in situ, algunos de estos profagos replicados se escinden normalmente (en lugar de ser empaquetados in situ), produciendo fagos infecciosos normales. ^{[ 7 ]}

En estos casos, se construye un plásmido en el que los genes que se van a transferir están flanqueados por secuencias virales que las proteínas virales utilizan para reconocer y empaquetar el genoma viral en partículas virales. Este plásmido se inserta (generalmente por transfección ) en una célula productora junto con otros plásmidos (constructos de ADN) que contienen los genes virales necesarios para la formación de viriones infecciosos . En estas células productoras, las proteínas virales expresadas por estos constructos de empaquetamiento se unen a las secuencias del ADN/ARN (según el tipo de vector viral) que se va a transferir y lo insertan en partículas virales. Por seguridad, ninguno de los plásmidos utilizados contiene todas las secuencias necesarias para la formación del virus, por lo que se requiere la transfección simultánea de múltiples plásmidos para obtener viriones infecciosos. Además, solo el plásmido que contiene las secuencias que se van a transferir incluye señales que permiten el empaquetamiento del material genético en viriones, de modo que ninguno de los genes que codifican las proteínas virales se empaqueta. Los virus recolectados de estas células se aplican luego a las células que se van a modificar. Las fases iniciales de estas infecciones imitan la infección por virus naturales y conducen a la expresión de los genes transferidos y (en el caso de vectores lentivirales /retrovirales) a la inserción del ADN que se va a transferir en el genoma celular. Sin embargo, dado que el material genético transferido no codifica ninguno de los genes virales, estas infecciones no generan nuevos virus (los virus son "deficientes en replicación").

Se han utilizado algunos potenciadores para mejorar la eficiencia de la transducción, como el polibreno , el sulfato de protamina , la retronectina y el dextrano DEAE. ^{[ 8 ]}

• Terapia génica : Corrección de enfermedades genéticas mediante la modificación directa de errores genéticos.