Profagai

Kaip Profagas vidutinio laipsnio bakteriofagų fagų DNR vadinama tada, kai jos yra bakterijos šeimininko ląstelėje. Bakteriofagus atrado Félix Hubert d’Hérelle 1917 m. Tai virusai, prisitaikę prie specifinių bakterijų. Tolesniame tyrimo etape buvo atskirtas lytinis fagas su dideliu virulentiškumu ir vidutinio stiprumo fagas su tyliu profagu ir lizogeniniu ciklu.

Kas yra pranašai?

Vidutinio laipsnio bakteriofagas gali būti ląstelėje-šeimininke kaip plazmidė arba integruotas į bakterijos DNR. Tuo tikslu vidutinis fagas turi įvesti lizogeninį ciklą, kai injekuojama fago DNR. Skiriamas lizinis ciklas ir lizogeninis ciklas. Nors lytinis ciklas sukelia greitą ląstelės-šeimininkės replikaciją ir vėlesnę lizę po genetinės medžiagos įšvirkštimo, lizogeninio ciklo metu fazės represoriniai genai įšvirkščiami į šeimininkės ląstelę, kad būtų slopinamas lytinis ciklas, t. Y. Greitas ląstelės ištirpimas.

Vidutinis vidutinis fagas gali perjungti tarp lizinio ir lizogeninio ciklo, atsižvelgiant į vyraujančias aplinkos sąlygas. Lizinis ciklas nurodo įprastą fagų genų veikimo būdą ląstelėje-šeimininke. Sušvirkštus virusinę DNR, greita replikacija šeimininko ląstelėje vyksta. Kai kapsidas ir uodegos pluošto baltymai replikuojasi be virusinės DNR ir iš atskirų dalių buvo surinkta daugybė naujų viruso dalelių, ląstelės-šeimininkės sienelė suskaidoma lizocimo. Kai ląstelės siena ištirpsta, nauji fagai išsiskiria ir jų DNR dabar gali būti suleidžiama į kitas bakterijų ląsteles. Šis procesas užbaigiamas maždaug per valandą.

Dėl didelio naujų viruso dalelių skaičiaus šis požiūris vadinamas „virulentiška forma“. Lizocimas sunaikina šeimininko ląstelės sienelę, todėl naudojamas terminas „lizinis ciklas“. Esant vidutinio stiprumo fagui, greita ląstelės-šeimininkės replikacija ir vėlesnė lizė nebūtinai turi prasidėti. Atsižvelgiant į esamus aplinkos veiksnius, vidutinio stiprumo fagas gali persijungti tarp lizinio ir lizogeninio ciklų. Lizinį ciklą galima slopinti švirkščiant represorinius genus, o lizogeninis ciklas gali prasidėti neribotą laiką.

Lizogeninio ciklo metu fago genetinė medžiaga įterpiama į gemalo genetinę medžiagą ir čia gali išgyventi neribotą laiką. Įšvirkšta genetinė medžiaga yra vadinama „nejudančia“ ir apibrėžiama kaip „pranašas“. Profagas gali būti kaip plazmidė ląstelės-šeimininkės citoplazmoje arba būti integruotas į bakterijos genetinę medžiagą.

Virusinės genetinės medžiagos integracija reikalauja aukšto lygio specializacijos. Temperatūros fagų genomas gali būti prijungtas tik tam tikrose bakterijų DNR vietose. Ir atvirkščiai, atskirų vidutinio klimato fagų padermių genetinę medžiagą visada galima identifikuoti tose pačiose bakterijų genomo vietose.

Sėkminga adaptacija daro protėvius naudingus bakterijų ląstelių dalijimuisi. Kai ląstelė-šeimininkė dalijasi mitozė, virusinė genetinė medžiaga perduodama. Tolesnis pernešimas į kitas bakterijas gali vykti konjugacijos būdu. Taigi profagai gali plisti įvairiais bakterijų kamienų perdavimo būdais. Dėl aplinkos įtakos, tokios kaip UV šviesa ar tam tikros cheminės medžiagos, parafatas gali grįžti į lytinį ciklą ir stengtis agresyviai daugintis.

Profilagas taip pat naudojasi ląstelės-šeimininkės transkripcijos procesais: įšvirkšti fago repressoriniai genai yra atpažįstami kaip tam tikrų bakterijos fermentų DNR pažeidimai ir yra suskaidomi. Repressorinių genų skaidymasis savaime sunaikina ląstelę-šeimininką. Lizinio ciklo nebegalima nuslopinti, o profagas pasikeičia iš lizogeninės būsenos į agresyvią replikaciją, kuri baigiasi vėlesniu bakterijų ląstelių sienos ištirpimu.

Atsiradimas, pasiskirstymas ir savybės

Fagai yra labai specializuoti virusai, prisitaikę prie atskirų bakterijų padermių. Taigi ne kiekviena bakteriofagas gali pasiekti kiekvieną bakteriją. Bakteriofagui neįmanoma daugintis be specifinės ląstelės-šeimininkės. Aukštas specializacijos lygis reiškia, kad bakteriofagus galima rasti tame pačiame reljefe, kaip ir jų šeimininkų ląstelės.

Tas pats pasakytina ir apie profagus. Kadangi pranašai nėra įprasti virusai ir yra tik kaip paveldima viruso medžiaga šeimininko organizme, vien dėl apibrėžimo jų negalima rasti paskirtų ląstelių išorėje.

Be to, reikia paminėti, kad vien jūros vandenyje esantys bakteriofagai turi daugybę (nuo 10 iki 30), taigi visoje planetoje yra daugiau fagų nei gyvų būtybių. Priešingai, yra labai mažas skaičius devyniolikos oficialiai ištirtų bakteriofagų, todėl sunku tiksliai pasakyti apie įvykius.

Reikšmė ir funkcija

Fagų terapija buvo sukurta 1920-aisiais ir iki šiol sėkmingai naudojama Rytų Europoje kovojant su įvairiomis infekcinėmis ligomis. Fagų terapijos pranašumai yra akivaizdūs: bakteriofagai kenkia tik atskiroms bakterijų padermėms, o antibiotikai paprastai daro žalingą poveikį organizmo bakterijoms.

Dešimtajame dešimtmetyje atradus peniciliną, Vakaruose buvo pradėta plačiai naudoti antibiotikus ir dėl to buvo nutraukti fagų tyrimai. Vėliau susiformavęs didelis atsparumas antibiotikams 1990 m. Sukėlė padidėjusį susidomėjimą bakteriofagais.

Fagų terapijoje didžiausias dėmesys skiriamas bakteriofagams, turintiems agresyvų virulentiškumą ir išskirtinai lytiniam ciklui, o vidutinio klimato bakteriofagai ir profagai iki šiol vaidino tik antraeilį vaidmenį.

Ligos ir negalavimai

Kai kurie patogenai gali sukurti virulentiškumą tik per simbiozę su profagais. „Clostridium botulinum“ bijojo botulino toksino gaminti tik integruotos fago DNR pagalba. Streptococcus pyogenes skarlatina gali sukelti tik kartu su profago DNR.

Vibrio cholerae cholera gamina tik per specialius profagus. Tai taip pat rodo fagų svarbą žmonių medicinai. Visos bakterijų padermės gali prarasti savo patogeninį potencialą, jei atsakingi profagai bus specialiai išjungti.