Bacteriofag

Bacteriofag sunt virusuri care infectează bacteriile și se înmulțesc în proces. Există, de asemenea, un bacteriofag specific pentru fiecare bacterie. Bacteriofagele sunt utilizate în medicină și inginerie genetică.

Ce sunt bacteriofagele?

Bacteriofagii sunt un grup de virusuri care infectează bacteriile și arhaea (bacterii primordiale). În acest sens, ele continuă să se înmulțească, distrugând bacteria.

Pentru fiecare bacterie există un bacteriofag specific bazat pe principiul de blocare și cheie. Conform definiției tradiționale, bacteriofagii, ca toate virusurile, nu sunt ființe vii. Acestea depind de o gazdă pentru reproducerea lor. Nu se realizează procese biochimice în afara gazdei. Fagii folosesc pentru aceasta enzimele gazdei.

Bacteriofagele constau doar din ADN sau ARN, care sunt înconjurate de un strat proteic. Marea majoritate a fagilor, însă, au ADN-ul ca material genetic.

Fazele au fost descrise pentru prima dată în 1917 de biologul canadian Félix Hubert d’Hérelle. Structura diferitelor faguri este diferită. Practic, bacteriofagele constau din mai multe componente. Principala atenție a fost pusă pe structura așa-numitelor fagi T, care de asemenea infectează bacteria Escherichia coli.

Fagii T constau dintr-un cap poliédric care este conectat la un canal de injecție alungit (dispozitiv de injecție) printr-un gât. Placa de bază cu fibră de coadă și vârfuri se află sub dispozitivul de injecție. Capul este o capsidă care conține acid nucleic. Capsida, canalul de injecție și placa de bază sunt fabricate din proteine. Fibrele de coadă și vârfurile servesc la ancorarea fagului la peretele celular al bacteriei.

Ocurență, distribuție și proprietăți

Bacteriofagele sunt universale. Există aproximativ 10 la puterea a 30 de bacteriofagi din apa de mare. Există, de asemenea, un fag corespunzător pentru fiecare bacterie.

Înmulțirea bacteriofagelor poate fi împărțită în cinci faze. În primul rând, fagul este absorbit pe un receptor specific de perete celular. Capetele firelor de coadă se atașează la suprafața celulei. În următoarea etapă, fagul își injectează ADN-ul sau ARN-ul în bacterie. Cojile de proteine ​​goale rămân pe suprafața bacteriană. A treia fază se numește faza de latență, în care nu se pot detecta fagii. În faza de latență care durează câteva ore, începe translația în ARNm viral și replicarea în acidul nucleic viral. În așa-numita fază de producție, sunt create proteinele virale. Apoi, în faza de maturare ulterioară, componentele individuale ale virusului sunt compuse. După finalizarea producției de virus, o lizozimă produsă de celula bacteriană convertită dizolvă bacteria și eliberează fagii produși.

Înțeles și funcție

Astăzi bacteriofagele sunt deja utilizate pe scară largă în multe zone. Se deschid domenii speciale de aplicare în medicină, biologie sau inginerie agricolă. În medicină, bacteriofagele sunt utilizate pentru detectarea tulpinilor bacteriene datorită specificului lor pentru anumite bacterii. Această zonă de aplicare se numește lisotip.

În prezent se efectuează cercetări intense în combaterea bacteriilor cu bacteriofagi în infecții. Această zonă de cercetare câștigă importanță, în special sub influența numărului tot mai mare de tulpini bacteriene rezistente la antibiotice. Cu toate acestea, stabilitatea slabă a fagilor din organism este problematică. Acestea sunt eliminate imediat de către fagocitele proprii ale organismului.

Félix Hubert d’Hérelle a luat în considerare deja această posibilă aplicație. Cu toate acestea, după descoperirea și introducerea antibioticelor, rezultatele cercetării asupra acestei posibile aplicații au fost complet uitate. Cu toate acestea, Institutul Eliava pentru Cercetări Phaghere fondat de D’Hérelle în 1934 există încă la Tbilisi, Georgia. Împreună cu Institutul Ludwik Hirszfeld pentru Imunologie și Terapie Experimentală din orașul polonez Wroclaw, sunt efectuate astăzi cercetări privind metodele alternative de combatere a bacteriilor rezistente la antibiotice folosind fagii.

Fazele sunt, de asemenea, utilizate în mai multe moduri diferite în industria alimentară. De exemplu, diverse spray-uri fag sunt utilizate la ambalarea brânzei sau a cârnaților pentru a le proteja de bacterii.

Ingineria genetică este, de asemenea, un domeniu mare de aplicare. De exemplu, fagii sunt acum folosiți ca vectori pentru anumite gene și introduși în bacterii. Folosind această metodă, s-ar putea genera tulpini bacteriene producătoare de insulină de Escherichia coli.

Acești vectori devin din ce în ce mai importanți pentru producerea altor substanțe active. În plus, unele dintre ele pot fi utilizate pentru combaterea defectelor genetice.

Boli și afecțiuni

Cu toate acestea, bacteriofagele nu prezintă doar efecte pozitive. Unele boli infecțioase grave izbucnesc doar cu ajutorul fagilor. Difteria este declanșată de bacteria Corynebacterium diphtheriae. Cu toate acestea, boala poate izbucni numai dacă Corynebacterium diphtheriae este simultan infectat cu bacteriofage. După infecția cu fagii, aceste bacterii produc toxina caracteristică care provoacă simptomele severe, uneori care pot pune viața în pericol.

Boala începe cu semne precum dificultăți de înghițire, oboseală, greață și dureri abdominale. Pe migdale există un înveliș alb care miroase a rău, dulce. Adesea există complicații precum pneumonia sau miocardita, care pot fi fatale.

O altă boală cauzată de bacteriofagi este febra scarlatină. Febra stacojie este cauzată de streptococi infectați cu bacteriofagi. Ca urmare a acestei infecții, bacteriile produc o toxină deosebit de insidioasă. Există simptome severe cu frisoane, febră, vărsături și dureri în gât. La început limba este albă, dar după câteva zile devine roșu de zmeură. De asemenea, apare o erupție cutanată. Dacă bacteria nu ar fi fost infectată cu bacteriofag, aceasta ar duce la amigdalită inofensivă.

Colera este, de asemenea, cauzată de o bacterie infectată cu bacteriofagi numită Vibrio cholerae.