Un profago es un genoma de bacteriófago (a menudo abreviado como "fago") insertado e integrado en el cromosoma circular del ADN bacteriano o existe como un plásmido extracromosómico. Es una forma latente de fago, en la que los genes virales están presentes en las bacterias sin causar alteraciones en la célula bacteriana. Pro significa antes , por lo tanto, profago significa la etapa de un virus en forma de un genoma insertado en el ADN del anfitrión antes de ser activado dentro del anfitrión.
Los profagos son capaces de hacer una multitud de cosas dentro de sus respectivas cepas bacterianas. Los profagos pueden aumentar el potencial de virulencia de las cepas bacterianas en humanos y patógenos vegetales, así como la capacidad de las bacterias para sobrevivir en ambientes hostiles. Esto ha permitido que los patógenos se adapten y prosperen en una amplia variedad de entornos. Algunos patógenos anaeróbicos como Clostridium perfringens y Clostridium difficile colonizan los intestinos y no pueden sobrevivir en lugares con grandes cantidades de oxígeno durante largos períodos de tiempo. Otros pueden residir en el suelo como B. anthracis , mientras que patógenos como C. difficile pueden incluso sobrevivir en entornos hospitalarios muy estériles. Los profagos pueden proporcionar a estas bacterias tanto mecanismos de resistencia como beneficios metabólicos que le dan a la célula huésped la mejor posibilidad de supervivencia, a veces incluso alterando por completo el genoma bacteriano.
Los profagos son agentes importantes de la transferencia horizontal de genes y se consideran parte del mobiloma. Todas las familias de virus bacterianos con genomas de ADN circular (monocatenario o bicatenario) o que reproducen sus genomas a través de un intermediario circular (p. Ej., Caudovirales) tienen miembros templados.
Cuando se detecta un daño en el cromosoma de la célula huésped, causado por la luz ultravioleta o ciertos químicos, el profago se extrae del cromosoma bacteriano en un proceso llamado inducción del profago.
Después de la inducción, la replicación viral comienza a través del ciclo lítico . En este ciclo lítico, el virus requisa la maquinaria reproductiva de la célula. La célula puede llenarse de nuevos virus hasta que se lisa (o estalla), o puede liberar nuevos virus uno por uno como parte de un proceso endocitótico inverso. El período desde la infección hasta la lisis se denomina período de latencia. Un virus en un ciclo lítico se llama virus virulento .
La inducción cigótica ocurre cuando una célula bacteriana que lleva ADN de un virus bacteriano transfiere su propio ADN junto con el ADN viral (profago) a una nueva célula huésped.
Antes de entrar en la célula, el ADN viral de la célula bacteriana se reduce a un estado pasivo por una proteína represora que ha sido codificada por el profago. Tras la transferencia de ADN de la célula bacteriana a la célula huésped, esta proteína represora ya no está presente y el ADN original de la célula bacteriana se activa en la célula huésped. Este mecanismo finalmente conducirá a la liberación del virus, cuando la célula huésped se divide y el ADN viral se puede propagar. Esto tiene el efecto de hacer que la célula huésped se descomponga.
Este nuevo hallazgo proporcionó información clave sobre la conjugación bacteriana y contribuyó al modelo de represión temprana de la regulación génica, que proporcionó una explicación de cómo los genes del operón lac y el bacteriófago λ están regulados negativamente.
Los profagos pueden decirles mucho a los investigadores sobre la relación entre una bacteria y un huésped Al comparar la actividad de su portador con la de las bacterias menos patógenas, los investigadores podrán probar si los profagos contribuyen o no al valor de supervivencia del huésped. La genómica del profago puede conducir a adaptaciones ecológicas de las relaciones entre bacterias.
Otra área importante de interés es el control de la expresión de genes profagos, con muchos genes de conversión lisogénica ( conversión génica ) estrictamente regulados. Este proceso puede convertir bacterias no patógenas en bacterias patógenas que ahora pueden producir toxinas dañinas, como en las infecciones por estafilococos.
Dado que los mecanismos específicos del profago aún no están detallados, esta investigación podría permitir que esta herramienta se utilice para investigaciones futuras.