Prophages

La fel de Prophage ADN-ul fag al bacteriofagilor temperați este numit atunci când este prezent în celula gazdă bacteriană. Bacteriofagele au fost descoperite de Félix Hubert d’Hérelle în 1917. Sunt viruși care s-au adaptat la anumite bacterii. În cursul cercetării ulterioare, s-a făcut o distincție între fagul litic cu virulență ridicată și fagul temperat cu profagul tăcut și ciclul lizogen.

Ce sunt profetiile?

Profagul bacteriofagului temperat poate fi prezent ca o plasmidă în celula gazdă sau poate fi integrat în ADN-ul bacterian. Pentru aceasta, fagul temperat trebuie să adopte ciclul lizogen atunci când ADN-ul fagului este injectat. Se face o distincție între ciclul litic și ciclul lizogen. În timp ce ciclul litic determină replicarea rapidă și lizarea ulterioară a celulei gazdă după injecția materialului genetic, genele represoare ale ciclului lisogen din fag sunt injectate în celula gazdă pentru a suprima ciclul litic, adică dizolvarea rapidă a celulei.

Fagul temperat poate comuta între ciclul litic și cel lizogen în funcție de condițiile de mediu predominante. Ciclul litic se referă la modul convențional în care genele fagului operează în interiorul celulei gazdă. Replicarea rapidă în celula gazdă are loc după injectarea ADN-ului viral. După ce capsidul și proteinele din fibra de coadă s-au reprodus în plus față de ADN-ul viral și numeroase particule virale noi au fost adunate din părțile individuale, peretele celular al celulei gazdă este descompus de lizozimă. Când peretele celular se dizolvă, noii fagi sunt eliberați și ADN-ul lor poate fi acum injectat în alte celule bacteriene. Acest proces este finalizat în aproximativ o oră.

Datorită numărului ridicat de particule virale, această abordare este denumită "forma virulentă". Deoarece peretele celular al gazdei este distrus cu ajutorul lizozimei, se folosește termenul "ciclu litic". În cazul fagului temperat, replicarea rapidă și liza ulterioară a celulei gazdă nu trebuie să intre în mod necesar. În funcție de factorii de mediu existenți, fagul temperat poate comuta între ciclul litic și cel lisogen. Ciclul litic poate fi suprimat prin injectarea de gene represoare, iar ciclul lizogen poate începe la nesfârșit.

În ciclul lizogen, materialul genetic al fagului este introdus în materialul genetic al germenului și poate supraviețui aici pentru o perioadă nedeterminată de timp. Materialul genetic injectat este denumit „nemișcat” și definit ca „profag”. Profagul poate sta ca o plasmidă în citoplasma celulei gazdă sau poate fi integrat în materialul genetic al bacteriei.

Integrarea materialului genetic viral necesită un grad ridicat de specializare. Genomul fagilor temperați poate fi atașat doar la anumite poziții din ADN-ul bacterian. În schimb, materialul genetic al tulpinilor de fagi temperați individuali poate fi întotdeauna identificat în aceleași locații din genomul bacterian.

Adaptarea cu succes face ca profanii să fie beneficiari ai diviziunii celulare bacteriene. Când celula gazdă împarte mitoza, materialul genetic viral este transmis. Transmiterea ulterioară către alte bacterii poate avea loc prin conjugare. Prin urmare, profagii se pot răspândi prin diferite căi de transmitere pe tulpini întregi de bacterii. Datorită influențelor mediului, cum ar fi lumina UV sau a anumitor substanțe chimice, profagul poate reveni la ciclul litic și se poate strădui pentru o replicare agresivă.

De asemenea, profagul folosește procesele de transcripție ale celulei gazdă: genele represoare injectate ale fagului sunt recunoscute ca leziuni ale ADN-ului de anumite enzime ale bacteriei și sunt defalcate. Degradarea genelor represoare este autodistructivă în celula gazdă. Ciclul litic nu mai poate fi suprimat și profagul trece de la starea lizogenă la replicarea agresivă, care se încheie cu dizolvarea ulterioară a peretelui celular bacterian.

Ocurență, distribuție și proprietăți

Fazele sunt virusuri extrem de specializate care s-au adaptat la tulpinile individuale de bacterii. Deci nu orice bacteriofag poate accesa fiecare bacterie. În bacteriofag nu este posibilă înmulțirea fără celula gazdă specifică. Nivelul ridicat de specializare înseamnă că bacteriofagii pot fi găsiți pe același teren cu celulele gazdă.

Același lucru este valabil într-un grad și mai mare pentru profaci. Deoarece profagii nu sunt viruși convenționali și se prezintă doar ca materiale ereditare virale în cadrul organismului gazdă, ele nu pot fi găsite în afara celulelor atribuite doar datorită definiției.

În plus, trebuie menționat faptul că bacteriofagii singuri în apa de mare au un număr de (10 până la puterea de 30) și astfel mai mulți fagi decât ființele vii sunt prezenți pe întreaga planetă. În schimb, există un număr foarte mic de nouăsprezece bacteriofage cercetate oficial, ceea ce face dificilă realizarea unei declarații precise despre apariție.

Înțeles și funcție

Terapia cu fag a fost dezvoltată în anii 1920 și este încă utilizată cu succes în Europa de Est pentru a combate diverse boli infecțioase. Avantajele terapiei cu fagi sunt evidente: bacteriofagii afectează numai tulpinile individuale de bacterii, în timp ce antibioticele au un efect în general dăunător asupra bacteriilor din organism.

Descoperirea penicilinei în anii ’40 a dus la utilizarea masivă a antibioticelor în Occident și, ca urmare, la sfârșitul cercetărilor de fagi. Construirea ulterioară a numeroase rezistențe la antibiotice a declanșat un interes crescut pentru bacteriofagi în anii 90.

Fagoterapia se concentrează asupra bacteriofagilor cu virulență agresivă și a unui ciclu exclusiv litic, în timp ce bacteriofagii temperați și profhagii au jucat până acum doar un rol subordonat.

Boli și afecțiuni

Unii agenți patogeni nu își pot acumula virulența doar prin simbioza cu profaje. Clostridium botulinum poate produce temuta toxină botulinică doar cu ajutorul ADN-ului integrat al fagului. Streptococcus pyogenes poate declanșa doar scarlatină în combinație cu ADN-ul de profag.

Vibrio cholerae produce holeră numai prin profage speciale. Acest lucru arată, de asemenea, importanța fagilor pentru medicina umană. Tulpini bacteriene întregi și-ar putea pierde potențialul patogen dacă profagii responsabili ar putea fi opriți în mod specific.