7 dejstev o bakteriofagih
To je virus bakteriofaga T4. Struktura na vrhu je glava, ki vsebuje DNK znotraj beljakovinskega ovoja. Na to je pritrjen rep, sestavljen iz cevaste ovojnice in repnih vlaken (na dnu). Virus se pritrdi na celično steno gostiteljske bakterije s svojimi repnimi vlakni; ovoj se nato skrči in vbrizga vsebino glave (DNK) v gostitelja.
PASIEKA/Science Photo Library/Getty Images
Bakteriofagi so 'jedci bakterij' v tem, da so virusi ki okužijo in uničijo bakterije . Ti mikroskopski organizmi, včasih imenovani tudi fagi, so v naravi vseprisotni. Poleg okužbe bakterij bakteriofagi okužijo tudi druge mikroskopske prokariontov poznan kot arheje . Ta okužba je značilna za določeno vrsto bakterij ali arhej. Fag, ki okuži E. coli na primer, ne bo okužil bakterij antraksa. Ker bakteriofagi ne okužijo človeške celice , so jih uporabljali v medicinskih terapijah za zdravljenje bakterijske bolezni .
Bakteriofagi imajo tri glavne strukture.
Ker so bakteriofagi virusi, so sestavljeni iz a nukleinska kislina ( DNK oz RNA ) zaprto znotraj beljakovinske ovojnice oz kapsida . Bakteriofag ima lahko tudi beljakovinski rep, pritrjen na kapsido z repnimi vlakni, ki segajo iz repa. Vlakna repa pomagajo fagu, da se pritrdi na gostitelja, rep pa pomaga vbrizgati virus geni v gostitelja. Bakteriofag lahko obstaja kot:
- virusni geni v glavi kapside brez repa
- virusni geni v glavi kapside z repom
- nitasta ali paličasta kapsida s krožno enoverižno DNA.
Bakteriofagi pakirajo svoj genom
Kako virusi prilagodijo svoj voluminozni genski material v svoje kapside? RNA bakteriofagi, rastlinski virusi in živalski virusi imajo mehanizem za samozlaganje, ki omogoča, da se virusni genom prilega v vsebnik kapside. Zdi se, da ima samo virusni genom RNA ta mehanizem samozlaganja. Virusi DNK prilegajo svoj genom v kapsido s pomočjo posebnih encimov, znanih kot pakirni encimi.
Bakteriofagi imajo dva življenjska cikla
Bakteriofagi se lahko razmnožujejo z lizogenim ali litičnim življenjskim ciklom. Lizogeni cikel je znan tudi kot zmerni cikel, ker gostitelj ni ubit. Virus vbrizga svoje gene v bakterijo in virusni geni se vstavijo v bakterijsko kromosom . V litični cikel bakteriofaga , se virus razmnožuje znotraj gostitelja. Gostitelj umre, ko se na novo replicirani virusi odprejo ali lizirajo gostiteljsko celico in se sprostijo.
Bakteriofagi prenašajo gene med bakterijami
Bakteriofagi pomagajo pri prenosu genov med bakterijami s pomočjo genetska rekombinacija . Ta vrsta prenosa genov je znana kot transdukcija. Transdukcijo je mogoče doseči z litičnim ali lizogenim ciklom. V litičnem ciklu na primer fag vbrizga svojo DNK v bakterijo in encimi ločijo bakterijsko DNK na koščke. Fagni geni usmerjajo bakterijo, da proizvaja več virusnih genov in virusnih komponent (kapside, rep itd.). Kot novo virusi začne sestavljati, se lahko bakterijska DNK nenamerno zapre v virusno kapsido. V tem primeru ima fag bakterijsko DNA namesto virusne DNA. Ko ta fag okuži drugo bakterijo, v gostiteljsko celico vbrizga DNK prejšnje bakterije. Donorska bakterijska DNK se lahko nato z rekombinacijo vstavi v genom na novo okužene bakterije. Posledično se geni iz ene bakterije prenesejo v drugo.
Bakteriofagi lahko povzročijo, da so bakterije škodljive za ljudi
Bakteriofagi igrajo vlogo pri človeških boleznih tako, da spremenijo nekatere neškodljive bakterije v povzročitelje bolezni. Nekatere vrste bakterij, vključno z E. coli , Streptococcus pyogenes (povzroča mesojedo bolezen), Vibrio kolera (povzroča kolero) in Šigela (povzročajo grižo) postanejo škodljivi, ko se preko bakteriofagov nanje prenesejo geni, ki proizvajajo strupene snovi. Te bakterije lahko nato okužijo ljudi in povzročijozastrupitev s hranoin druge smrtonosne bolezni.
Bakteriofagi se uporabljajo za ciljanje na superbakterije
Znanstveniki so izolirali bakteriofage, ki uničujejo superbakterijo Clostridium difficile (C. diff) . C. razl običajno vpliva na prebavni sistem in povzroča drisko in kolitis. Zdravljenje te vrste okužbe z bakteriofagi omogoča ohranjanje dobrih črevesnih bakterij, hkrati pa uničuje samo C. razl klice. Bakteriofagi veljajo za dobro alternativoantibiotiki. Zaradi prekomerne uporabe antibiotikov so odporni sevi bakterij vse pogostejši. Bakteriofagi se uporabljajo tudi za uničevanje drugih superbakterij, vključno z odpornimi na zdravila E. coli in MRSA .
Bakteriofagi igrajo pomembno vlogo v svetovnem ciklu ogljika
Bakteriofagi so najpogostejši virus v oceanu. Fagi, znani kot pelagifagi, okužijo in uničijo bakterije SAR11. Te bakterije pretvorijo raztopljene molekule ogljika v ogljikov dioksid in vplivajo na količino razpoložljivega atmosferskega ogljika. Pelagifagi igrajo pomembno vlogo v ogljikovem ciklu z uničevanjem bakterij SAR11, ki se hitro razmnožujejo in se zelo dobro prilagajajo, da se izognejo okužbam. Pelagifagi ohranjajo število bakterij SAR11 pod nadzorom in zagotavljajo, da globalna proizvodnja ogljikovega dioksida ni prevelika.
Viri:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. 'bacteriophage', dostopno 7. oktobra 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norveška šola za veterinarstvo. 'Virusi lahko neškodljivo E. Coli spremenijo v nevarno.' ScienceDaily. ScienceDaily, 22. april 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Univerza v Leicestru. 'Virusi, ki se prehranjujejo z bakterijami, 'čarobne krogle v vojni proti superbakterijam'.' ScienceDaily. ScienceDaily, 16. oktober 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Državna univerza Oregon. 'Vojna brez konca, z zemeljskim ogljikovim ciklom na ravnovesju.' ScienceDaily. ScienceDaily, 13. februar 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.