Bacteriophages "baktérium-evő" abban az értelemben, hogy vannak vírusok amelyek megfertőzik és megsemmisítik baktériumok. Néha fágnak nevezik ezeket a mikroszkopikus organizmusokat mindenütt jelen vannak. A baktériumok megfertőzésén kívül a bakteriofágok más mikroszkopikusokat is megfertőznek prokarióták ismert, mint archaea. Ez a fertőzés egy meghatározott baktériumfajra vagy archaea jellemző. A fág, amely megfertőzi E. coli például nem fertőzi a antrax baktériumokat. Mivel a bakteriofágok nem fertőznek meg emberi sejtek, gyógyászati kezelésekben használják őket bakteriális betegségek.
A bakteriofágoknak három fő szerkezeti típusa van.
Mivel a bakteriofágok vírusok, a következőkből állnak: nukleinsav (DNS vagy RNS) fehérjehéjba zárva vagy kapszid. A bakteriofágnak tartalmazhat egy fehérjefarkét is a kapszidhoz rögzítve, a faroktól kinyúló farokszálakkal. A farokrostok segítenek a fágnak a gazdahoz kapcsolódásában, a farok pedig segíti a vírus beinjektálását gének a házigazdaba. A bakteriofág a következőképpen létezhet:
- vírusgének egy kapszidfejben, farok nélkül
- vírusgének egy kapszid fejében egy farokkal
- rostos vagy rúd alakú kapszid, kör alakú egyszálú DNS-sel.
A bakteriofágok csomagolják genomjukat
Hogyan illesztik a vírusok nagy mennyiségű genetikai anyagukat kapszidjaikba? RNS bakteriofágok, növényi vírusok és állati vírusok öntapadó mechanizmussal rendelkezik, amely lehetővé teszi a vírusgenom illeszkedését a kapszid-tartályba. Úgy tűnik, hogy csak a vírusos RNS-genom rendelkezik ezzel az öntapadó mechanizmussal. A DNS-vírusok beépítik genomjukat a kapszidba speciális enzimek, úgynevezett csomagoló enzimek segítségével.
A bakteriofágoknak két életciklusa van
A bakteriofágok akár lizogén, akár lízikus életciklusokkal képesek reprodukálni. A lizogén ciklust mérsékelt ciklusnak is nevezik, mivel a gazdaszervezetet nem ölik meg. A vírus befecskendezi géneit a baktériumba, és a vírus géneket beiktatja a baktériumba kromoszóma. Ban,-ben bakteriofág litikus ciklus, a vírus a gazdaszervezetben replikálódik. A gazdaszervezet elpusztul, amikor az újonnan replikált vírusok kitörnek vagy lizálják a gazdasejtet, és felszabadulnak.
A bakteriofágok átjuttatják a géneket a baktériumok között
A bakteriofágok a gének baktériumok közötti átvitelét segítik elő genetikai rekombináció. Az ilyen típusú génátvitelt transzdukciónak nevezzük. A transzdukció akár lytikus, akár lizogén cikluson keresztül megvalósítható. Például a lízikus ciklusban a fág injektálja a DNS-ét egy baktériumba, és az enzimek darabokra bontják a baktérium-DNS-t. A fággének a baktériumot több vírusgén és víruskomponens (kapszidok, farok stb.) Előállításához vezetik. Mint az új vírusok elkezdenek összeállni, a bakteriális DNS véletlenül bekerülhet egy víruskapszidba. Ebben az esetben a fág a vírusos DNS helyett baktérium-DNS-sel rendelkezik. Amikor ez a fág egy másik baktériumot megfertőz, az előző baktériumból származó DNS-t befecskendezi a gazdasejtbe. A donor baktérium-DNS rekombinációval beilleszthető az újonnan fertőzött baktérium genomjába. Ennek eredményeként az egyik baktérium génei átkerülnek a másikba.
A bakteriofágok károsíthatják a baktériumokat az emberekre
A bakteriofágok szerepet játszanak az emberi betegségben azáltal, hogy néhány ártalmatlan baktériumot betegség kórokozójává változtatnak. Néhány baktériumfaj, beleértve a E. coli, Streptococcus pyogenes (húsevő betegséget okoz), Vibrio cholerae (kolera okoz), és Shigella (Dizentériát okoz) akkor ártalmas, ha a toxikus anyagokat termelő gének bakteriofágok útján kerülnek átadásra. Ezek a baktériumok ezután képesek az embereket megfertőzni és okokat okozni ételmérgezés és más halálos betegségek.
A bakteriofágokat a szuperbugák megcélzására használják
A tudósok olyan bakteriofágokat izoláltak, amelyek elpusztítják a szuperbugát Clostridium difficile (C. diff). C. diff jellemzően az emésztőrendszert hasmenést és vastagbélgyulladást okozza. Az ilyen típusú fertőzés bakteriofágokkal történő kezelése lehetővé teszi a jó bél baktériumok megőrzését, miközben csak a baktériumokat megsemmisíti C. diff baktériumokat. A bakteriofágokat jó alternatívanak tekintik antibiotikumok. Az antibiotikumok túlzott használata miatt a baktériumok rezisztens törzsei egyre gyakoribbak. A bakteriofágokat más szuperbugák megsemmisítésére is használják, beleértve a gyógyszer-rezisztens E. coli és MRSA.
A bakteriofágok jelentős szerepet játszanak a világ szénciklusában
A bakteriofágok a leggyakoribb vírusok az óceánban. A Pelagiphages néven ismert fágok megfertőzik és elpusztítják a SAR11 baktériumokat. Ezek a baktériumok átalakítják az oldott szénmolekulákat szén-dioxiddá és befolyásolják a rendelkezésre álló légköri szén mennyiségét. A pelagifágok fontos szerepet játszanak a szénciklusban azáltal, hogy elpusztítják a SAR11 baktériumokat, amelyek nagymértékben szaporodnak és nagyon jól alkalmazkodnak a fertőzés elkerülése érdekében. A pelagifágok ellenőrzik az SAR11 baktériumok számát, biztosítva ezzel, hogy a globális szén-dioxid-termelés ne lépjen túl.
Forrás:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. "bakteriofág", hozzáférhető 2015. október 07-én, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norvég Állatorvostudományi Iskola. "A vírusok ártalmatlanná válhatnak. Coli Dangerous. "ScienceDaily. ScienceDaily, 2009. április 22. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Leicesteri Egyetem. "A baktérium-elő vírusok" varázsgolyói a szuperbugák elleni háborúban "." ScienceDaily. ScienceDaily, 2013. október 16. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregon Állami Egyetem. "Végtelen háború, a Föld szénciklusának egyensúlyában." ScienceDaily. ScienceDaily, 2013. február 13. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.