7 faktov o bakteriofágoch
Ide o bakteriofágový vírus T4. Štruktúra na vrchu je hlava, ktorá obsahuje DNA vo vnútri proteínového obalu. K tomu je pripojený chvost pozostávajúci z rúrkovitého plášťa a chvostových vlákien (v spodnej časti). Vírus sa pripojí k bunkovej stene hostiteľskej baktérie pomocou svojich chvostových vlákien; puzdro sa potom stiahne a vstrekne obsah hlavy (DNA) do hostiteľa.
PASIEKA/Science Photo Library/Getty Images
Bakteriofágy sú „požierači baktérií“ v tom, že sú vírusy ktoré infikujú a ničia baktérie . Tieto mikroskopické organizmy sa niekedy nazývajú fágy a sú v prírode všadeprítomné. Okrem infikovania baktérií bakteriofágy infikujú aj iné mikroskopické prokaryoty známy ako archaea . Táto infekcia je špecifická pre konkrétny druh baktérií alebo archaea. Fág, ktorý infikuje E. coli napríklad neinfikuje baktérie antraxu. Pretože bakteriofágy neinfikujú ľudské bunky , boli použité v liečebných terapiách na liečbu bakteriálne ochorenia .
Bakteriofágy majú tri hlavné typy štruktúry.
Keďže bakteriofágy sú vírusy, pozostávajú z a nukleová kyselina ( DNA alebo RNA ) uzavreté v proteínovom obale alebo kapsid . Bakteriofág môže mať tiež proteínový chvost pripojený ku kapside s chvostovými vláknami vybiehajúcimi z chvosta. Vlákna chvosta pomáhajú fágu pripojiť sa k hostiteľovi a chvost pomáha injikovať vírus génov do hostiteľa. Bakteriofág môže existovať ako:
- vírusové gény v hlave kapsidy bez chvosta
- vírusové gény v hlave kapsidy s chvostom
- vláknitá alebo tyčinkovitá kapsida s kruhovou jednovláknovou DNA.
Bakteriofágy balia svoj genóm
Ako vírusy zapadajú svoj objemný genetický materiál do svojich kapsidov? RNA bakteriofágy, rastlinné vírusy a zvieracie vírusy majú samoskladací mechanizmus, ktorý umožňuje, aby sa vírusový genóm zmestil do kapsidového kontajnera. Zdá sa, že iba vírusový RNA genóm má tento samoskladací mechanizmus. DNA vírusy vkladajú svoj genóm do kapsidy pomocou špeciálnych enzýmov známych ako obalové enzýmy.
Bakteriofágy majú dva životné cykly
Bakteriofágy sú schopné reprodukovať sa buď lyzogénnym alebo lytickým životným cyklom. Lyzogénny cyklus je tiež známy ako mierny cyklus, pretože hostiteľ nie je zabitý. Vírus vstrekne svoje gény do baktérie a vírusové gény sa vložia do baktérie chromozóm . V bakteriofágový lytický cyklus vírus sa replikuje v hostiteľovi. Hostiteľ je zabitý, keď sa novoreplikované vírusy rozbijú alebo lyzujú hostiteľskú bunku a uvoľnia sa.
Bakteriofágy prenášajú gény medzi baktériami
Bakteriofágy pomáhajú pri prenose génov medzi baktériami pomocou genetická rekombinácia . Tento typ prenosu génov je známy ako transdukcia. Transdukcia sa môže uskutočniť buď lytickým alebo lyzogénnym cyklom. V lytickom cykle napríklad fág vstrekne svoju DNA do baktérie a enzýmy rozdelia bakteriálnu DNA na kúsky. Fágové gény riadia baktériu, aby produkovala viac vírusových génov a vírusových zložiek (kapsidy, chvost atď.). Ako nový vírusy Ak sa začnú zhromažďovať, bakteriálna DNA sa môže neúmyselne uzavrieť do vírusovej kapsidy. V tomto prípade má fág namiesto vírusovej DNA bakteriálnu DNA. Keď tento fág infikuje inú baktériu, vstrekne DNA z predchádzajúcej baktérie do hostiteľskej bunky. Donorová bakteriálna DNA sa potom môže vložiť do genómu novo infikovanej baktérie rekombináciou. V dôsledku toho sa gény z jednej baktérie prenesú do druhej.
Bakteriofágy môžu spôsobiť, že baktérie sú škodlivé pre ľudí
Bakteriofágy zohrávajú úlohu pri ľudských chorobách tým, že premieňajú niektoré neškodné baktérie na pôvodcov chorôb. Niektoré druhy baktérií vrátane E. coli , Streptococcus pyogenes (spôsobuje chorobu požierajúcu mäso), Vibrio cholera (spôsobuje choleru), a Shigella (spôsobuje úplavicu) sa stanú škodlivými, keď sa na ne prenesú gény, ktoré produkujú toxické látky prostredníctvom bakteriofágov. Tieto baktérie sú potom schopné infikovať človeka a spôsobiťotrava jedloma iné smrteľné choroby.
Bakteriofágy sa používajú na zacielenie na superbaktérie
Vedci izolovali bakteriofágy, ktoré ničia superbaktériu Clostridium difficile (C. diff) . C. dif typicky postihuje tráviaci systém a spôsobuje hnačku a kolitídu. Liečba tohto typu infekcie bakteriofágmi poskytuje spôsob, ako zachovať dobré črevné baktérie a zároveň zničiť iba C. dif choroboplodných zárodkov. Bakteriofágy sa považujú za dobrú alternatívu kantibiotiká. V dôsledku nadmerného používania antibiotík sa čoraz častejšie vyskytujú rezistentné kmene baktérií. Bakteriofágy sa tiež používajú na ničenie iných superbaktérií vrátane odolných voči liekom E. coli a MRSA .
Bakteriofágy zohrávajú významnú úlohu vo svetovom uhlíkovom cykle
Bakteriofágy sú najrozšírenejším vírusom v oceáne. Fágy známe ako pelagifágy infikujú a ničia baktérie SAR11. Tieto baktérie premieňajú rozpustené molekuly uhlíka na oxid uhličitý a ovplyvňujú množstvo dostupného atmosférického uhlíka. Pelagifágy hrajú dôležitú úlohu v uhlíkovom cykle tým, že ničia baktérie SAR11, ktoré sa množia vysokou rýchlosťou a veľmi dobre sa prispôsobujú, aby sa vyhli infekcii. Pelagifágy udržujú počet baktérií SAR11 pod kontrolou a zabezpečujú, že nedochádza k nadmernej globálnej produkcii oxidu uhličitého.
Zdroje:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. 'bacteriophage', dostupné 7. októbra 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Nórska škola veterinárnych vied. 'Vírusy môžu zmeniť neškodnú E. Coli na nebezpečnú.' ScienceDaily. ScienceDaily, 22. apríla 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- University of Leicester. Vírusy požierajúce baktérie 'čarovné guľky vo vojne proti superbaktériám'. ScienceDaily. ScienceDaily, 16. október 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregonská štátna univerzita. 'Vojna bez konca, s uhlíkovým cyklom Zeme udržiavaným v rovnováhe.' ScienceDaily. ScienceDaily, 13. február 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.