Episoma: tipi e loro caratteristiche
Un episodio, nel campo della genetica, è una molecola di DNA che è in grado di replicarsi autonomamente nel citoplasma della cellula ospite e che, fisicamente integrata nel cromosoma ospite, è anche replicata come una singola molecola (al che chiamiamo cointegrado).
L'episodio, quindi, può essere interpretato come un modo di convivere e non come un tipo di repliche. In effetti, per alcuni autori, i trasposoni e le sequenze di inserzione possono essere considerati come episodi, poiché vengono effettivamente trasportati sul cromosoma della cellula ospite, sebbene non abbiano mai un'esistenza indipendente e autonoma nel citoplasma.
Nelle cellule eucariotiche, al contrario, l'episodio si riferisce più ai repliconi virali che coesistono come plasmidi nelle cellule infettate che ai virus che possono essere integrati nel genoma della cellula ospite.
Questo non è l'unico caso in cui la stessa parola significa cose diverse negli eucarioti e nei procarioti (ad esempio, il termine trasformazione). Gli episodi hanno una ricca storia nello sviluppo della genetica moderna, in quanto hanno contribuito a svelare interessanti fenomeni legati all'ereditarietà.
Episodi che sono batteriofagi
Uno dei classici esempi di episodi è il bacteriophage lambda nel suo batterio ospite, il più noto dei quali è Escherichia coli. Un batteriofago (fago abbreviato) è un virus che infetta i batteri.
In condizioni favorevoli all'infezione del batterio da parte del fago, il genoma virale introdotto nel citoplasma come una molecola lineare può essere circoscritto e, mediante eventi specifici di ricombinazione del sito, può essere integrato nel cromosoma del batterio ospite.
All'interno del genoma dei fagi è presente una breve sequenza di nucleotidi (attλ) perfettamente complementare a un sito di legame (att a) nel cromosoma circolare del batterio (attB).
L'evento di ricombinazione tra questi due siti porta alla formazione di una cointegrazione tra due cerchi dando origine a un cerchio più grande. Quando il cromosoma dei batteri viene replicato, quindi, il genoma del virus viene replicato (in uno stato di episodio).
Questo può accadere per generazioni infinite - a meno che un evento induttivo non porti all'asportazione del genoma virale e al successivo ingresso nel ciclo replicativo autonomo del virus che culmina nella lisi dei batteri per rilasciare i nuovi virioni generati.
Episodi che sono plasmidi
Un altro degli esempi più noti di episodi è quello del fattore di fertilità, o plasmide F. Talvolta, a seconda della costituzione nucleotidica del batterio ospite (es. E. coli), il plasmide circolare si ricombina con siti omologhi presenti sul cromosoma dei batteri dando origine a una cointegrazione.
Cioè, il plasmide può replicarsi in basso numero di copie nel citoplasma dei batteri, o se integrato, replicarsi nel suo complesso in un numero di copie corrispondente a quello dei batteri senza F (solitamente uno).
Nel suo stato di episodio, F dà al batterio la capacità di produrre un elevato numero di ricombinanti dopo il processo di coniugazione.
Un batterio F + (cioè che ha un plasmide F autonomo) che subisce l'inserimento di questo elemento è detto Hfr (per alta frequenza di ricombinazione, per il suo acronimo in inglese), poiché da un evento di coniugazione, è teoricamente in grado di "trascinare" l'intero cromosoma batterico in un batterio F- (cioè privo del fattore fertilità o plasmide F).
In generale, le sequenze che forniscono l'omologia (e quindi la similarità e la complementarità) tra il plasmide F e il cromosoma batterico per verificare il processo di ricombinazione del sito specifico che dà origine al cointegrate, sono sequenze di inserimento.
Episodi in cellule eucariotiche
Per ragioni storiche, il termine episodio (sopra + corpo) era sempre collegato a quello del plasmide, che originariamente deriva dal mondo degli elementi extracromosomici nei procarioti.
Trovando elementi simili negli eucarioti, l'uso dello stesso è stato adottato per designare molecole di genomi virali in grado di replicare in questo tipo di cellule infette con proprietà simili a quelle dei plasmidi nei procarioti.
Cioè, nelle cellule eucariotiche infette da virus possiamo trovare in alcuni casi che, come parte del loro ciclo di replicazione, il virus coesiste nella cellula come una molecola di DNA circolare simile a questi altri repliconi descritti, per esempio, nei batteri.
I virus più comunemente conosciuti che possono coesistere come molecole di DNA circolare di replicazione autonoma (dal cromosoma ospite) appartengono alle famiglie Herpesviridae, Adenoviridae e Polyomaviridae.
Nessuno di essi, tuttavia, è integrato nel genoma dell'ospite, motivo per cui possono essere considerati replicati come plasmidi e non soddisfano la qualità intrinseca che caratterizza un episodio: integrarsi nel genoma dell'ospite.
Sebbene sia stata proposta l'eliminazione del termine, forse questo non fa altro che aggiungere confusione a un problema che è già abbastanza complesso da solo.
conclusioni
In breve, possiamo dire che un episodio, etimologicamente parlando, è un elemento genetico di replicazione autonoma che può coesistere nella cellula come una molecola di DNA libera o fisicamente integrata con quella dell'ospite.
Dal punto di vista della genetica, tuttavia, un episodio è un plasmide o un virus che può essere integrato nel genoma dei procarioti o essere uno dei tipi di plasmidi che una cellula eucariotica può ospitare.
È interessante notare che i virus che possono essere inseriti nel genoma dell'ospite eucariotico (retrovirus) non sono considerati episodi.