Figur 2. Avbildning av stadier av bakteriofag lytisk syklus.
Se den lytiske syklusen i aksjon her.

Lysogen syklus

den lysogene syklusen (Figur 3), noen ganger referert til som temperert eller ikke-virulent infeksjon, dreper ikke vertscellen, i stedet bruker den som et tilfluktssted der den eksisterer i sovende tilstand. Etter injeksjonen av fag-DNA i vertscellen integrerer den seg inn i vertsgenomet, ved hjelp av fagkodede integraser, hvor det deretter kalles en profet. Profaggenomet replikeres deretter passivt sammen med vertsgenomet, da vertscellen deler seg så lenge den forblir der og ikke danner proteiner som kreves for å produsere avkom. Da faggenomet generelt er relativt lite, er de bakterielle vertene normalt relativt uskadd av denne prosessen.

Figur 3. Avbildning av stadier av bakteriofag lysogen syklus.

Overgang fra lysogen til lytisk

hvis en bakterie som inneholder prophage blir utsatt for stressorer, SOM UV-lys, lave næringsforhold eller kjemikalier som mitomycin C, kan prophage spontant trekke seg ut fra vertsgenomet og gå inn i lytisk syklus i en prosess som kalles induksjon.

denne prosessen er imidlertid ikke perfekt, og profetering kan noen ganger etterlate deler av DERES DNA bak eller ta deler av verts-DNA med dem når de sirkulerer igjen. Hvis de deretter infisere en ny vertscelle, kan de transportere bakteriegener fra en stamme til en annen i en prosess som kalles transduksjon. Dette er en metode hvor antibiotikaresistensgener, toksin og superantigenkodende gener og andre virulensegenskaper kan spre seg gjennom en bakteriepopulasjon.

nyere arbeid har vist at overgang mellom lytisk og lysogen infeksjon også er avhengig av fagets overflod i et område, da de er i stand til å produsere og fornemme små peptider i en prosess som er lik quorum sensing4.

Bakteriell immunitet mot faginfeksjon

Ikke alle bakterier er hjelpeløse mot fagangrep, og har et «immunsystem» som gjør at de kan kjempe tilbake. CRISPR-Cas, som nå er synonymt med genetisk modifikasjon, ble først foreslått som et bakterielt «adaptivt immunsystem» Av Francisco Mojica5 og uavhengig av en gruppe Fra Université Paris-Sud6 i 2005. CRISPR locus ER en rekke korte gjentatte sekvenser adskilt av avstandsstykker med unike sekvenser. Disse avstandssekvensene ble funnet å ha homologi til virus-OG plasmid-DNA, inkludert fag. Når angrepet av en tidligere ukjent fag, legges nye avstandsstykker på den ene siden AV CRISPR, noe som gjør CRISPR til en kronologisk oversikt over fagcellen og dens forfedre har møtt. SOM svar på faginvasjon transkriberes CRISPR-sekvensene, og i samarbeid med Cas-proteiner målretter og ødelegger fagsekvensene som er homologe med avstandssekvensene.

Fag som genetiske og molekylære biologi verktøy

Lambda fag, opprinnelig isolert Fra Escherichia coli, er en av de best studerte fag og dannet grunnlaget for mange genetiske verktøy. Det har til og med blitt sagt at bruken av fag som verktøy til slutt førte til utviklingen av molekylærbiologi som disiplin7. På 1950-tallet ble fagets evne til å rekombinere med verts-DNA først utnyttet for å manipulere genomene Av Salmonella-arter, og så ble transduksjonsprosessen født8. Siden da har det blitt brukt som et redskap for å flytte genetisk materiale mellom mange organismer, inkludert soppgenmanipuleringer9 og til og med menneskelige gener. Det var takket være den ydmyke fag at humant insulin først ble produsert trygt og billig. Det har også åpnet opp programmer i høy gjennomstrømning screening av kloner, nanomaterial development 10, antibakteriell behandling for matvarer, som et diagnostisk verktøy og narkotika funn og levering systemer11.

phage ϕ 174 ble en uvitende pioner i 1977 da den var den første organismen som fikk hele nukleotidsekvensen bestemt takket Være Fred Sanger og kolleger12.

Fagterapi

Før Oppdagelsen av antibiotika Av Alexander Fleming i 1928, ble fag undersøkt som en metode for behandling av bakterielle infeksjoner. I post-antibiotisk tid betydde den praktiske bredspektrede aktiviteten til antibiotikabehandling at i de fleste organisasjonens forskning på fagterapi ble forlatt. Men i mange Av De Tidligere Sovjetiske landene hvor det var mangel på vestlige antibiotika, fortsatte forskning på fagterapier gjennom nødvendighet. Med de økende globale problemene med antibiotikaresistens har det vært en gjenoppblomstring i fagterapifeltet de siste årene. Selv om fag er i stand til å infisere og ødelegge bakterier og har blitt brukt til å behandle livstruende infeksjon13, betyr deres arter og til og med belastningsspesifisitet og potensial for eksisterende immunitet for enkelte bakterier at målretting av fagbehandling for øyeblikket ikke er en triviell prosess og må skreddersys for den enkelte infeksjonen. Dette gjør det kostbart og langvarig. Følgelig er det for tiden en siste utvei, og det er fortsatt mye arbeid som kreves på dette feltet.

phage family tree

med den økende tilgjengeligheten og overkommeligheten av nukleotidsekvensering, har det vært en eksplosjon i antall faggenomer sendt til databaser de siste to tiårene14 .

Fag er klassifisert Av International Committee on Taxonomy Of Virus (ICTV), fra og med 2017-oppdateringen er det 19 fagfamilier som smitter bakterier og arkea (Tabell 1), men ettersom flere prøver fra fjernere områder er sekvensert, vil dette bare trolig vokse i fremtiden.

for mobilbrukere blar du til venstre og høyre for å se tabelldataene nedenfor.

Tabell 1. ICTV taksonomisk klassifisering av bakteriofag infiserer bakterier og archaea.

1. Twort FW. EN UNDERSØKELSE AV ARTEN AV ULTRA-MIKROSKOPISKE VIRUS. The Lancet. 1915;186(4814):1241-1243. doi: 10.1016 / S0140-6736(01)20383-3
2. D ‘Herelle F. På en usynlig mikrobe antagonistisk mot dysenteriske baciller: kort notat Av Mr. F. D’ Herelle, presentert Av Mr. Roux. 1917. Res Mikrobiol. 2007;158(7):553-554. doi: 10.1016 / j.resmic.2007.07.005
3. Taylor NMI, Prokhorov NS, Guerrero-Ferreira RC, et al. Struktur Av t4-hudplaten og dens funksjon i utløsende kappekontraksjon. Natur. 2016;533(7603):346-352. doi: 10.1038 / nature17971
4. Erez Z, Steinberger-Levy I, Shamir M, et al. Kommunikasjon mellom virus styrer lysis-lysogeni beslutninger. Natur. 2017;541(7638):488-493. doi: 10.1038 / nature21049