profaagit

Kuten profaagi lauhkean bakteriofagin faagi-DNA: ta kutsutaan, kun sitä on läsnä bakteeri-isäntäsolussa. Félix Hubert d’Hérelle löysi bakteriofaagit vuonna 1917. Ne ovat viruksia, jotka ovat sopeutuneet spesifisiin bakteereihin. Tutkimuksen jatkovaiheessa erotettiin lyyttinen faagi, jolla on korkea virulenssi, ja kohtalainen faagi, jossa on hiljainen profagi ja lysogeeninen sykli.

Mitä ovat prophaat?

Lauhkean bakteriofagin profagi voi olla läsnä plasmidina isäntäsolussa tai integroitua bakteeri-DNA: han. Tätä varten lauhkean faagin on omaksuttava lysogeeninen sykli, kun faagi-DNA: ta injektoidaan. Lyyttinen sykli ja lysogeeninen sykli erotetaan toisistaan. Vaikka lyyttinen sykli aiheuttaa isäntäsolun nopean replikaation ja sitä seuraavan lyysin geneettisen materiaalin injektoinnin jälkeen, isäntäsoluun injektoidaan faasin lysogeenisessä syklissä repressorigeenejä isäntäsoluun lyyttisen syklin, ts. Solun nopean liukenemisen, vaimentamiseksi.

Kohtalainen faagi voi vaihdella lyyttisen ja lysogeenisen syklin välillä vallitsevista ympäristöolosuhteista riippuen. Lyyttinen sykli viittaa tavanomaiseen tapaan, jolla faagigeenit toimivat isäntäsolussa. Nopea replikaatio isäntäsolussa tapahtuu virus-DNA: n injektoinnin jälkeen. Sen jälkeen kun kapsiidi ja hännänkuituproteiinit ovat replikoituneet virus-DNA: n lisäksi ja lukuisia uusia viruspartikkeleita on koottu yksittäisistä osista, isäntäsolun soluseinä hajoaa lysotsyymin avulla. Kun soluseinä liukenee, uudet faagit vapautuvat ja niiden DNA voidaan nyt injektoida muihin bakteerisoluihin. Tämä prosessi saadaan päätökseen noin tunnissa.

Koska uusia viruspartikkeleita on paljon, tätä lähestymistapaa kutsutaan "virulenssiksi muodoksi". Koska isännän soluseinä tuhoutuu lysotsyymin avulla, käytetään termiä "lyyttinen sykli". Kohtalaisen faagin tapauksessa isäntäsolun nopean replikaation ja sitä seuraavan hajotuksen ei tarvitse välttämättä tulla voimaan. Nykyisistä ympäristötekijöistä riippuen lauhkean faagin voi vaihdella lyyttisen ja lysogeenisen syklin välillä. Lyyttinen sykli voidaan estää injektoimalla repressorigeenejä, ja lysogeeninen sykli voi alkaa toistaiseksi.

Lysogeenisessä jaksossa faagin geenimateriaali työnnetään idän geenimateriaaliin ja voi elää täällä määräämättömän ajan. Injektoituun geneettiseen materiaaliin viitataan "liikkumattomana" ja määritellään "profaagiksi". Profagi voi sijaita plasmidina isäntäsolun sytoplasmassa tai integroitua bakteerin geneettiseen materiaaliin.

Virusgeneettisen materiaalin integrointi vaatii suurta erikoistumista. Lauhkean faagien genomi voidaan kiinnittää vain tiettyihin asemiin bakteerin DNA: ssa. Kääntäen, yksittäisten lauhkean faagin kantojen geneettinen materiaali voidaan aina tunnistaa samoissa paikoissa bakteerigeenissä.

Menestyvän sopeutumisen kautta profaageille on hyötyä bakteerisolujen jakautumisesta. Kun isäntäsolu jakaa mitoosin, viruksen geneettinen materiaali välittyy. Lisäsiirto muihin bakteereihin voi tapahtua konjugaation avulla. Profaagit voivat siten levitä erilaisten siirtoreittien läpi koko bakteerikantaan. Ympäristövaikutusten, kuten UV-valon tai tiettyjen kemikaalien, takia profaagi voi siirtyä takaisin lyyttiseen sykliin ja pyrkiä aggressiiviseen toisintaan.

Profaagissa käytetään hyväksi myös isäntäsolun transkriptioprosesseja: faagin injektoidut repressorigeenit tunnistetaan bakteerin tiettyjen entsyymien DNA-vaurioiksi ja hajoavat. Repressorigeenien hajoaminen on itsestään tuhoavaa isäntäsolussa. Lyyttistä sykliä ei voida enää tukahduttaa, ja profeetta vaihtuu lysogeenisestä tilasta aggressiiviseen replikaatioon, joka päättyy myöhemmin bakteerisoluseinämän liukenemiseen.

Tapahtumat, jakauma ja ominaisuudet

Faagit ovat erittäin erikoistuneita viruksia, jotka ovat sopeutuneet yksittäisiin bakteerikantoihin. Joten jokainen bakteriofagi ei pääse kaikkiin bakteereihin. Kertominen ilman spesifistä isäntäsolua ei ole mahdollista bakteriofaagille. Vahva erikoistuminen tarkoittaa, että bakteriofaagit löytyvät maastosta, jossa heidän isäntäsolunsa sijaitsevat.

Sama pätee vielä enemmän propaaseihin. Koska proparaatit eivät ole tavanomaisia ​​viruksia ja esiintyvät vain virusgeneettisenä materiaalina isäntäorganismissa, niitä ei voida löytää määrättyjen solujen ulkopuolella pelkästään määritelmän takia.

Lisäksi on mainittava, että pelkästään merivedessä bakteriofaageja on useita (10 - 30 voimaa) ja siten enemmän faageja kuin eläviä olentoja on läsnä koko planeetalla. Sitä vastoin on olemassa hyvin pieni määrä yhdeksäntoista virallisesti tutkittua bakteriofagia, mikä vaikeuttaa tarkan lausunnon esiintymistä.

Merkitys ja toiminta

Faagiterapia kehitettiin 1920-luvulla, ja sitä käytetään edelleen menestyksekkäästi Itä-Euroopassa erilaisten tartuntatautien torjumiseksi. Faagiterapian edut ovat ilmeiset: bakteriofaagit vahingoittavat vain yksittäisiä bakteerikantoja, kun taas antibiooteilla on yleensä haitallinen vaikutus kehon bakteereihin.

Penisilliinin löytö 1940-luvulla johti massiiviseen antibioottien käyttöön lännessä ja seurauksena faagitutkimukselle. Seuraava lukuisten antibioottiresistenssien muodostuminen herätti lisääntynyttä kiinnostusta bakteriofaageihin 1990-luvulla.

Faagiterapiassa keskitytään kuitenkin bakteerifageihin, joissa on aggressiivista virulenssia ja jotka ovat yksinomaan lyyttisiä, kun taas maltillisilla bakteriofageilla ja profageilla on toistaiseksi ollut vain alainen rooli.

Sairaudet ja vaivat

Jotkut taudinaiheuttajat voivat rakentaa virulenssiaan vain simpioosin kautta profaageihin. Clostridium botulinum voi tuottaa pelättyä botuliinitoksiinia vain integroidun faagi-DNA: n avulla. Streptococcus pyogenes voi laukaista skarletti-kuumeen vain yhdistelmänä vaippa-DNA: n kanssa.

Vibrio cholerae tuottaa koleraa vain erityisillä propaageilla. Tämä osoittaa myös faagien merkityksen ihmislääketieteessä. Koko bakteerikanta voi menettää patogeenisen potentiaalinsa, jos vastuulliset prophaat voidaan kytkeä pois päältä.