Figur 2. Skildring av stadierna i den bakteriofaglytiska cykeln.
se den lytiska cykeln i aktion här.

lysogen cykel

lysogen cykel (Figur 3), ibland kallad tempererad eller icke-virulent infektion, dödar inte värdcellen, istället använder den som en tillflykt där den finns i vilande tillstånd. Efter injektionen av fag-DNA i värdcellen integreras det sig i värdgenomet, med hjälp av fagkodade integraser, där det sedan kallas en profag. Profaggenomet replikeras sedan passivt tillsammans med värdgenomet när värdcellen delar sig så länge den förblir där och bildar inte de proteiner som krävs för att producera avkomma. Eftersom faggenomet i allmänhet är relativt litet, är bakterievärdarna normalt relativt oskadda av denna process.

Figur 3. Skildring av stadierna i bakteriofaglysogencykeln.

övergång från lysogen till lytisk

om en bakterie som innehåller profage utsätts för stressorer, såsom UV-ljus, låga näringsbetingelser eller kemikalier som mitomycin C, kan profage spontant extrahera sig från värdgenomet och gå in i den lytiska cykeln i en process som kallas induktion.

denna process är dock inte perfekt och profage kan ibland lämna delar av deras DNA bakom eller ta delar av värd-DNA med dem när de återcirkulerar. Om de sedan infekterar en ny värdcell kan de transportera bakteriegener från en stam till en annan i en process som kallas transduktion. Detta är en metod genom vilken antibiotikaresistensgener, toxin och superantigen-kodande gener och andra virulensegenskaper kan spridas genom en bakteriepopulation.

det senaste arbetet har visat att övergången mellan lytisk och lysogen infektion också är beroende av överflödet av fag i ett område eftersom de kan producera och känna av små peptider i en process som liknar kvorumavkänning4.

bakteriell immunitet mot faginfektion

inte alla bakterier är hjälplösa mot fagattack, som har ett ”immunsystem” som gör att de kan slå tillbaka. CRISPR-Cas, som nu är synonymt med genetisk modifiering, föreslogs först som ett bakteriellt ”adaptivt immunsystem” av Francisco Mojica5 och oberoende av en grupp från Universit Bisexual Paris-Sud6 2005. CRISPR locus är en uppsättning korta upprepade sekvenser åtskilda av distanser med unika sekvenser. Dessa spacersekvenser befanns ha homologi till virus-och plasmid-DNA, inklusive FAG. När den attackeras av en tidigare obefogad FAG läggs nya distanser till på ena sidan av CRISPR, vilket gör CRISPR till en kronologisk registrering av fagen som cellen och dess förfäder har stött på. Som svar på faginvasion transkriberas CRISPR-sekvenserna och i samarbete med Cas-proteiner riktar och förstör fagsekvenserna som är homologa med distanssekvenserna.

fag som genetiska och molekylärbiologiska verktyg

Lambda-Fagen, som ursprungligen isolerades från Escherichia coli, är en av de bäst studerade Fagen och låg till grund för många genetiska verktyg. Det har till och med sagts att användningen av fag som verktyg i slutändan ledde till utvecklingen av molekylärbiologi som disciplin7. På 1950-talet utnyttjades Fagens förmåga att rekombinera med värd-DNA först för att manipulera genomerna av Salmonella-arter och så föddes transduktionsprocessen8. Sedan dess har det använts som ett fordon för att flytta genetiskt material mellan många organismer, inklusive svampgenmanipulationer9 och till och med mänskliga gener. Det var tack vare den ödmjuka Fagen att humant insulin först producerades säkert och billigt. Det har också öppnat upp applikationer i kickgenomgång avskärma av kloner, nanomaterialutveckling10, antibakteriell behandling för matvaror, som ett diagnostiskt bearbetar och drogupptäckts-och leveranssystem11.

faget174 blev en ovetande pionjär 1977 när det var den första organismen som fick hela sin nukleotidsekvens bestämd tack vare Fred Sanger och kollegor12.

fagterapi

före upptäckten av antibiotika av Alexander Fleming 1928 undersöktes fag som en metod för behandling av bakterieinfektioner. I den post-antibiotiska eran innebar den praktiska bredspektrumaktiviteten av antibiotikabehandling att i de flesta organisationens forskning om fagterapi övergavs. Men i många av de tidigare sovjetiska nationerna där det saknades västerländska antibiotika fortsatte forskningen om fagterapier genom nödvändighet. Med de ökande globala problemen med antibiotikaresistens har det skett en återuppkomst inom fagterapiområdet de senaste åren. Medan FAG kan infektera och förstöra bakterier och framgångsrikt har använts för att behandla livshotande infektion13, innebär deras art och till och med stamspecificitet och potential för befintlig immunitet hos vissa bakterier att inriktning på en fagbehandling för närvarande inte är en trivial process och måste anpassas till den enskilda infektionen. Detta gör det kostsamt och långt. Följaktligen är det för närvarande en sista utväg och det krävs fortfarande mycket arbete på detta område.

fagfamiljeträdet

med ökande tillgänglighet och överkomliga priser för nukleotidsekvensering har det skett en explosion i antalet faggenom som lämnats in till databaser under de senaste två decennierna14 .

FAG klassificeras av International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), från och med deras 2017-uppdatering finns det 19 familjer av fag som infekterar bakterier och archaea (Tabell 1) men eftersom fler prover från mer avlägsna områden sekvenseras kommer detta sannolikt att växa i framtiden.

för mobila användare, bläddra åt vänster och höger för att se tabelldata nedan.

Tabell 1. ICTV taxonomisk klassificering av bakteriofag som infekterar bakterier och archaea.

1. Twort FW. EN UNDERSÖKNING OM ARTEN AV ULTRAMIKROSKOPISKA VIRUS. Lancet. 1915;186(4814):1241-1243. doi: 10.1016 / S0140-6736(01)20383-3
2. D ’Herelle F. på en osynlig mikrob antagonistisk mot dysenteriska baciller: kort anteckning av Mr.F. D’ Herelle, presenterad av Mr. Roux. 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. Strukturen hos T4-basplattan och dess funktion vid utlösande mantelkontraktion. Natur. 2016;533(7603):346-352. doi: 10.1038 / nature17971
4. Han är en av de mest kända. Kommunikation mellan virus styr lysis-lysogeni beslut. Natur. 2017;541(7638):488-493. doi: 10.1038 / natur21049