2. ábra. A bakteriofág litikus ciklus szakaszainak ábrázolása.
nézze meg a litikus ciklust itt.

lizogén ciklus

a lizogén ciklus (3.ábra), amelyet néha mérsékelt vagy nem virulens fertőzésnek neveznek, nem öli meg a gazdasejtet, hanem menedékként használja, ahol szunnyadó állapotban létezik. A fág DNS-nek a gazdasejtbe történő befecskendezését követően a fág által kódolt integrázok segítségével integrálódik a gazdasejtbe, ahol ezt követően profágnak nevezik. A prophage Genom ezután passzívan replikálódik a gazdasejt genomjával együtt, mivel a gazdasejt addig osztódik, amíg ott marad, és nem képezi az utódok előállításához szükséges fehérjéket. Mivel a fággenom általában viszonylag kicsi, a baktériumgazdák általában viszonylag sértetlenek ezzel a folyamattal.

3.ábra. A bakteriofág lizogén ciklus szakaszainak ábrázolása.

átmenet a lizogénről a litikusra

ha egy prophage-t tartalmazó baktérium stresszoroknak van kitéve, például UV-fénynek, alacsony tápanyagfeltételeknek vagy olyan vegyi anyagoknak, mint a mitomicin C, a prophage spontán módon kivonhatja magát a gazdaszervezet genomjából, és beléphet a litikus ciklusba az indukciónak nevezett folyamatban.

ez a folyamat azonban nem tökéletes, és a profágok néha maguk mögött hagyhatják a DNS egy részét, vagy magukkal vihetik a gazdaszervezet DNS egy részét, amikor újra körkörösödnek. Ha ezután megfertőznek egy új gazdasejtet, akkor a transzdukciónak nevezett folyamat során bakteriális géneket szállíthatnak egyik törzsből a másikba. Ez az egyik módszer, amellyel az antibiotikum rezisztencia gének, toxin és szuperantigén-kódoló gének és más virulencia tulajdonságok terjedhetnek egy baktériumpopuláción keresztül.

a legújabb kutatások kimutatták, hogy a litikus és a lizogén fertőzés közötti átmenet a fágok bőségétől is függ egy adott területen, mivel képesek kis peptideket előállítani és érzékelni a kvórumérzékeléshez hasonló folyamatban4.

bakteriális immunitás a fágfertőzéssel szemben

nem minden baktérium tehetetlen a fág támadás ellen, olyan “immunrendszerrel” rendelkezik, amely lehetővé teszi számukra a harcot. A CRISPR-Cas-t, amely ma már a génmódosítás szinonimája, először Francisco Mojica5 javasolta bakteriális “adaptív immunrendszerként”, és önállóan a Universit Universit Paris-Sud6 csoportja 2005-ben. A CRISPR lókusz rövid ismétlődő szekvenciák tömbje, amelyeket egyedi szekvenciákkal rendelkező távtartók választanak el egymástól. Ezek a spacer szekvenciák homológiájúak a vírus és a plazmid DNS-hez, beleértve a fágot is. Amikor egy korábban nem tapasztalt fág megtámadja, új távtartók kerülnek a CRISPR egyik oldalára, így a CRISPR időrendi feljegyzést készít arról a fágról, amellyel a sejt és ősei találkoztak. A fág invázióra válaszul a CRISPR szekvenciákat átírják, és a Cas fehérjékkel együttműködve megcélozzák és elpusztítják a távtartó szekvenciákkal homológ fágszekvenciákat.

a fág mint genetikai és molekuláris biológiai eszköz

az eredetileg az Escherichia coliból izolált Lambda fág az egyik legjobban tanulmányozott fág, és számos genetikai eszköz alapját képezte. Még az is elhangzott, hogy a fág mint eszköz használata végül a molekuláris biológia mint tudományág fejlődéséhez vezetett7. Az 1950-es években a fág azon képességét, hogy rekombináljon a gazdaszervezet DNS-ével, először kihasználták a szalmonella Fajok genomjának manipulálására, így született meg a transzdukció folyamata8. Azóta vivőanyagként használják a genetikai anyag mozgatására számos organizmus között, beleértve a gombás génmanipulációkat9, sőt az emberi géneket is. A szerény fágnak köszönhető, hogy az emberi inzulint először biztonságosan és olcsón állították elő. Emellett megnyitotta az alkalmazásokat a klónok nagy áteresztőképességű szűrése, a nanoanyagok fejlesztése10, az élelmiszerek antibakteriális kezelése, mint diagnosztikai eszköz, valamint a gyógyszerfelderítő és-továbbító rendszerek területén11.

a 674-es fág 1977-ben lett az első organizmus, amely Fred Sangernek és munkatársainak köszönhetően meghatározta teljes nukleotidszekvenciáját12.

Fágterápia

mielőtt Alexander Fleming 1928-ban felfedezte az antibiotikumokat, a fágot bakteriális fertőzések kezelésére szolgáló módszerként vizsgálták. Az antibiotikum utáni korszakban az antibiotikum-kezelés kényelmes széles spektrumú aktivitása azt jelentette, hogy a legtöbb szervezet fágterápiával kapcsolatos kutatását felhagyták. Azonban sok volt szovjet nemzetben, ahol hiányzott a nyugati antibiotikumok, a fágterápiák kutatása a szükségesség révén folytatódott. Az antibiotikum-rezisztencia növekvő globális problémáival az elmúlt években újjáéledt a fágterápia területén. Míg a fágok képesek megfertőzni és elpusztítani a baktériumokat, és sikeresen alkalmazták őket életveszélyes fertőzések kezelésére13, faj-és törzsspecifikációjuk, valamint egyes baktériumok már meglévő immunitásának lehetősége azt jelenti, hogy a fágkezelés megcélzása jelenleg nem triviális folyamat, és azt az egyedi fertőzéshez kell igazítani. Ez költséges és hosszadalmas. Következésképpen ez jelenleg a legvégső megoldás, és még mindig sok munka szükséges ezen a területen.

a fág családfa

a nukleotidszekvenálás növekvő elérhetőségével és megfizethetőségével az elmúlt két évtizedben robbanásszerűen megnőtt az adatbázisokba benyújtott fággenomok száma14 .

a fágokat a vírusok taxonómiájának Nemzetközi Bizottsága (ICTV) osztályozza, 2017-es frissítésük szerint 19 fágcsalád van, amelyek megfertőzik a baktériumokat és az archeákat (1.táblázat), de mivel egyre több mintát szekvenálnak a távolabbi területekről, ez csak valószínűleg növekszik a jövőben.

mobil felhasználók számára lapozzunk balra vagy jobbra az alábbi táblázat adatainak megtekintéséhez.

táblázat 1. ICTV rendszertani osztályozása bakteriofág fertőző baktériumok és archaea.

1. Twort FW. AZ ULTRAMIKROSZKÓPOS VÍRUSOK TERMÉSZETÉNEK VIZSGÁLATA. A Lancet. 1915;186(4814):1241-1243. doi: 10.1016 / S0140-6736(01)20383-3
2. D ‘Herelle F. egy láthatatlan mikrobáról, amely antagonista a dizentériás bacillusokkal szemben: F. d’ Herelle Úr rövid megjegyzése, Roux Úr bemutatta. 1917. Res Microbiol. 2007;158(7):553-554. doi: 10.1016 / j. resmic.2007.07.005
3. Taylor NMI, Prokhorov NS, Guerrero-Ferreira RC, et al. A T4 alaplemez szerkezete és funkciója a hüvely összehúzódásának kiváltásában. Természet. 2016;533(7603):346-352. doi:10.1038 / nature17971
4. Erez Z, Steinberger-Levy I, Shamir M és mtsai. A vírusok közötti kommunikáció irányítja a lízis-lizogén döntéseket. Természet. 2017;541(7638):488-493. doi: 10.1038 / természet21049