La lisogenia se refiere a un proceso por el cual un virus que infecta específicamente a una bacteria, un bacteriófago (que significa «devorador de bacterias»), logra la fabricación de copias de su material genético de ácido desoxirribonucleico (ADN ) mediante la integración del ADN viral en el ADN de la bacteria huésped . El ADN viral insertado se replica entonces junto con el ADN del huésped.
La naturaleza de la lisogenia quedó sin resolver durante muchos años tras el descubrimiento del bacteriófago por Félix d’Hérelle en 1915. Al principio se pensó que la aparición repentina de virus en cultivos de bacterias era el resultado de una contaminación viral . La aceptación de la lisogenia como un fenómeno real llegó casi 40 años después.
En la lisogenia no se producen nuevas partículas de virus. En su lugar, el virus permanece esencialmente inactivo, mientras que se asegura de que su material genético se siga fabricando. Un estrés en la bacteria, como la exposición de la bacteria a la luz ultravioleta, hace que el ADN viral se separe del ADN bacteriano. Entonces, se formarán nuevas partículas de virus en lo que se conoce como ciclo lítico. Los dos procesos de lisogenia y lisis están bajo un sistema de control explicado por primera vez por el biólogo francés André Lwoff a principios de la década de 1950.
La lisogenia es beneficiosa para el virus, ya que permite que el material genético persista en ausencia de fabricación del virus. La lisogenia también puede ser beneficiosa para la bacteria huésped. El principal beneficio para la bacteria se produce cuando el ADN viral integrado contiene un gen que codifica una toxina. La posesión de la toxina puede ser ventajosa para aquellas bacterias que establecen una infección como parte de su estrategia de replicación. Por ejemplo, las toxinas codificadas por los genes de los bacteriófagos son la causa principal de los síntomas asociados a las enfermedades bacterianas del tétanos , la difteria y el cólera.
El proceso de lisogenia se ha estudiado más intensamente en un bacteriófago que se designa como lambda. En el bacteriófago lambda, el establecimiento de la lisogenia depende de la presencia de tres proteínas virales. Éstas se denominan cI («c-one»), cII y cIII. La proteína cI se fabrica primero, utilizando moléculas del huésped que interpretan la información de la proteína contenida en el ADN viral, tras la entrada del ADN viral en la bacteria huésped. En este punto, el ADN viral no está integrado en el genoma del huésped, sino que existe como un círculo independiente. La CI es una proteína denominada represora que actúa ocupando secuencias del genoma vírico que, de otro modo, se utilizarían para fabricar las distintas proteínas víricas necesarias para ensamblar las nuevas partículas víricas. Al ocupar estos sitios, cI impide que se produzcan las proteínas virales.
Casi al mismo tiempo, el ADN viral se integra en el ADN del huésped y se fabrican las proteínas cII y cIII. Estas últimas proteínas ayudan a cI en la tarea de bloquear la síntesis de los componentes virales. En consecuencia, cI, cII y cIII funcionan para mantener el estado lisogénico. La proteína cII funciona para hacer más eficiente la fabricación de cI por la maquinaria de transcripción del huésped. La proteína cIII ayuda a proteger la proteína cII para que no sea degradada por las enzimas del huésped.
Una vez establecida la lisogenia, la fabricación continua de la proteína cI mantendrá el estado integrado del ADN viral.
La proteína cI mantiene su propia transcripción. La unión de cI a un determinado tramo de ADN promueve el reconocimiento y el uso del gen de cI para fabricar la proteína cI. Esto se conoce como control positivo. Asimismo, la proteína ejerce un control negativo de otra proteína (denominada «cro»). En el control negativo, la unión de cI a una región del ADN impide que el gen de cro sea reconocido y utilizado para fabricar la proteína cro.
La «decisión» de mantener la lisogenia o de iniciar el ciclo por el que se fabrican nuevas partículas de virus y la bacteria libera explosivamente las nuevas partículas es esencialmente una competición entre las proteínas cI y cro. Esta competición se centra en la unión de las proteínas a un tramo de ADN llamado operador OR. Este tramo de ADN tiene tres sitios que las proteínas pueden ocupar. Dependiendo de los sitios ocupados por cada proteína, se promueve la fabricación de las proteínas cI o cro. Si se fabrica más cI, la lisogenia continúa. Si se fabrica cro, comienza el proceso de ensamblaje viral (es decir, el ciclo lítico). El ciclo lítico puede desencadenarse por acontecimientos que dañen a la bacteria huésped, incluida la exposición a factores de estrés ambiental (por ejemplo, la exposición a la radiación ultravioleta).
Véase también Bacteriófago y tipificación de bacteriófagos; Operón; Genética vírica; Replicación vírica