Lisogenia se referă la un proces prin care un virus care infectează în mod specific o bacterie, un bacteriofag (care înseamnă „devorator de bacterii”), realizează fabricarea de copii ale materialului său genetic de acid dezoxiribonucleic (ADN ) prin integrarea ADN-ului viral în ADN-ul bacteriei gazdă . ADN-ul viral inserat este apoi replicat împreună cu ADN-ul gazdei.
Natura lizogeniei a rămas nerezolvată timp de mulți ani după descoperirea bacteriofagului de către Felix d’Hérelle în 1915. Apariția bruscă a virusului în culturile de bacterii a fost considerată la început ca fiind rezultatul unei contaminări virale . Acceptarea lizogeniei ca fenomen real a venit aproape 40 de ani mai târziu.
În lizogenie nu se produc noi particule virale. În schimb, virusul rămâne în esență latent, asigurându-se în același timp că materialul său genetic continuă să fie fabricat. Un stres asupra bacteriei, cum ar fi expunerea bacteriei la lumină ultravioletă, declanșează separarea ADN-ului viral de ADN-ul bacterian. Apoi, se vor forma noi particule virale în ceea ce este cunoscut sub numele de ciclu litic. Cele două procese de lizogeneză și liză se află sub un sistem de control explicat pentru prima dată de biologul francez André Lwoff la începutul anilor 1950.
Lizogeneza este benefică pentru virus, permițând materialului genetic să persiste în absența fabricării unui virus. Lisogenia poate fi, de asemenea, benefică pentru bacteria gazdă. Principalul beneficiu pentru bacterii apare atunci când ADN-ul viral integrat conține o genă care codifică o toxină. Posesia toxinei poate fi avantajoasă pentru acele bacterii care stabilesc o infecție ca parte a strategiei lor de replicare. De exemplu, toxinele codificate de genele bacteriofage sunt cauza principală a simptomelor asociate cu bolile bacteriene de tetanos , difterie și holeră.
Procesul de lizogeneză a fost studiat cel mai intens la un bacteriofag care este desemnat ca fiind lambda. La bacteriofagul lambda, stabilirea lizogeniei depinde de prezența a trei proteine virale. Acestea sunt denumite cI („c-one”), cII și cIII. Proteina cI este fabricată prima, cu ajutorul unor molecule gazdă care interpretează informațiile pentru proteina conținută în ADN-ul viral, după intrarea ADN-ului viral în bacteria gazdă. În acest moment, ADN-ul viral nu este integrat în genomul gazdei, ci există ca un cerc independent. CI este o așa-numită proteină represoare care acționează pentru a ocupa secvențe din genomul viral care, în caz contrar, ar fi utilizate pentru a produce diferitele proteine virale necesare pentru a asambla noile particule virale. Prin ocuparea acestor situsuri, CI împiedică producerea proteinelor virale.
Aproximativ în același timp, ADN-ul viral se integrează în ADN-ul gazdei și sunt fabricate proteinele cII și cIII. Aceste din urmă proteine ajută cI în sarcina de a bloca sinteza componentelor virale. În consecință, cI, cII și cIII au rolul de a menține starea lizogenă. Proteina cII are rolul de a face mai eficientă fabricarea cI de către mașinăria de transcripție a gazdei. Proteina cIII ajută la protejarea proteinei cII împotriva degradării acesteia de către enzimele gazdei .
După ce lizogenia este stabilită, fabricarea continuă a proteinei cI va menține starea integrată a ADN-ului viral.
Proteina cI își menține propria transcripție. Legarea cI la o anumită porțiune de ADN favorizează recunoașterea și utilizarea genei pentru cI pentru fabricarea proteinei cI. Acest lucru este cunoscut sub numele de control pozitiv. De asemenea, proteina exercită un control anegativ al unei alte proteine (denumită „cro”). În cazul controlului negativ, legarea cI la o regiune a ADN-ului împiedică gena pentru cro să fie recunoscută și utilizată pentru a fabrica proteina cro.
„Decizia” de a menține lizogenia sau de a începe ciclul prin care sunt fabricate noi particule de virus și bacteria eliberează în mod exploziv noile particule este, în esență, o competiție între proteinele cI și cro. Această competiție se concentrează pe legarea proteinelor la o porțiune de ADN numită operator OR. Această porțiune de ADN are trei locuri pe care proteinele le pot ocupa. În funcție de site-urile ocupate de fiecare proteină în parte, este promovată fabricarea fie a proteinelor cI, fie a proteinelor cro. În cazul în care se fabrică mai multe cI, lisogenia continuă. Dacă se fabrică cro, începe procesul de asamblare virală (adică ciclul litice). Ciclul litic poate fi declanșat de evenimente care dăunează bacteriei gazdă, inclusiv expunerea la factori de stres din mediul înconjurător (de exemplu, expunerea la radiații ultraviolete).
Vezi și Bacteriofag și tipizarea bacteriofagelor; Operon; Genetică virală; Replicarea virusurilor
.