7 faktów na temat bakteriofagów
To jest wirus bakteriofaga T4. Strukturą na górze jest głowa, która zawiera DNA wewnątrz białkowej otoczki. Do tego dołączony jest ogon, składający się z rurkowatej osłony i włókien ogonka (na dole). Wirus przyczepia się do ściany komórkowej bakterii gospodarza za pomocą włókien ogona; pochewka następnie kurczy się, wstrzykując zawartość głowy (DNA) do żywiciela.
PASIEKA/naukowa biblioteka zdjęć/Getty Images
Bakteriofagi są „pożeraczami bakterii”, ponieważ są wirusy które infekują i niszczą bakteria . Czasami nazywane fagami, te mikroskopijne organizmy są wszechobecne w przyrodzie. Oprócz infekowania bakterii bakteriofagi infekują również inne mikroskopijne prokariota znany jako archeony . Ta infekcja jest specyficzna dla określonego gatunku bakterii lub archeonów. Fag, który infekuje E coli na przykład nie zakaża bakterii wąglika. Ponieważ bakteriofagi nie infekują ludzkie komórki , były stosowane w terapiach medycznych w leczeniu choroby bakteryjne .
Bakteriofagi mają trzy główne typy budowy.
Ponieważ bakteriofagi są wirusami, składają się z: kwasu nukleinowego ( DNA lub RNA ) zamknięty w otoczce białkowej lub kapsyd . Bakteriofag może również mieć ogon białkowy dołączony do kapsydu z włóknami ogonka wystającymi z ogonka. Włókna ogonka pomagają fagowi przyczepiać się do gospodarza, a ogon pomaga wstrzyknąć wirusa geny do hosta. Bakteriofag może istnieć jako:
- geny wirusowe w głowie kapsydu bez ogona
- geny wirusowe w głowie kapsydu z ogonem
- kapsyd nitkowaty lub w kształcie pręcika z okrągłym jednoniciowym DNA.
Bakteriofagi pakują swój genom
W jaki sposób wirusy dopasowują swój obszerny materiał genetyczny do swoich kapsydów? bakteriofagi RNA, wirusy roślinne i wirusy zwierzęce mają mechanizm samofałdowania, który umożliwia dopasowanie genomu wirusa do pojemnika na kapsyd. Wydaje się, że tylko wirusowy genom RNA posiada ten mechanizm samofałdowania. Wirusy DNA dopasowują swój genom do kapsydu za pomocą specjalnych enzymów zwanych enzymami pakującymi.
Bakteriofagi mają dwa cykle życia
Bakteriofagi są zdolne do rozmnażania się w cyklach życiowych lizogennych lub litycznych. Cykl lizogenny jest również znany jako cykl umiarkowany, ponieważ gospodarz nie jest zabijany. Wirus wstrzykuje swoje geny do bakterii, a geny wirusowe są wprowadzane do bakterii chromosom . w cykl lityczny bakteriofaga , wirus replikuje się w gospodarzu. Gospodarz ginie, gdy nowo zreplikowane wirusy pękają lub dokonują lizy komórki gospodarza i są uwalniane.
Bakteriofagi przenoszą geny między bakteriami
Bakteriofagi pomagają przenosić geny między bakteriami za pomocą rekombinacja genetyczna . Ten rodzaj transferu genów jest znany jako transdukcja. Transdukcję można osiągnąć w cyklu litycznym lub lizogennym. Na przykład w cyklu litycznym fag wstrzykuje swój DNA do bakterii, a enzymy rozdzielają DNA bakterii na kawałki. Geny fagowe kierują bakterią do produkcji większej liczby genów wirusowych i komponentów wirusowych (kapsydy, ogon itp.). Jak nowy wirusy zaczynają się gromadzić, bakteryjny DNA może przypadkowo zostać zamknięty w kapsydzie wirusa. W tym przypadku fag posiada bakteryjny DNA zamiast wirusowego DNA. Kiedy ten fag infekuje inną bakterię, wstrzykuje DNA z poprzedniej bakterii do komórki gospodarza. DNA bakterii dawcy może następnie zostać wstawione do genomu nowo zakażonej bakterii przez rekombinację. W rezultacie geny z jednej bakterii są przenoszone do drugiej.
Bakteriofagi mogą sprawić, że bakterie będą szkodliwe dla ludzi
Bakteriofagi odgrywają rolę w chorobach człowieka, przekształcając niektóre nieszkodliwe bakterie w czynniki chorobotwórcze. Niektóre gatunki bakterii, w tym E coli , Streptococcus pyogenes (powoduje chorobę mięsa), wibrio cholera (powoduje cholerę) i Shigella (powoduje czerwonkę) stają się szkodliwe, gdy geny wytwarzające substancje toksyczne są do nich przenoszone przez bakteriofagi. Bakterie te są następnie w stanie zarażać ludzi i powodowaćzatrucie pokarmowei inne śmiertelne choroby.
Bakteriofagi są wykorzystywane do zwalczania superbakterii
Naukowcy wyizolowali bakteriofagi, które niszczą superbakterię Clostridium difficile (C. diff) . C. różnica zazwyczaj wpływa na układ pokarmowy, powodując biegunkę i zapalenie okrężnicy. Leczenie tego typu infekcji bakteriofagami zapewnia sposób na zachowanie dobrych bakterii jelitowych, niszcząc tylko te C. różnica zarazki. Bakteriofagi są postrzegane jako dobra alternatywa dla:antybiotyki. Z powodu nadużywania antybiotyków coraz powszechniejsze stają się oporne szczepy bakterii. Bakteriofagi są również wykorzystywane do niszczenia innych superbakterii, w tym lekoopornych E coli oraz MRSA .
Bakteriofagi odgrywają znaczącą rolę w światowym obiegu węgla
Bakteriofagi są najliczniejszymi wirusami w oceanie. Fagi znane jako Pelagifagi infekują i niszczą bakterie SAR11. Bakterie te przekształcają rozpuszczone cząsteczki węgla w dwutlenek węgla i wpływają na ilość dostępnego węgla atmosferycznego. Pelagifagi odgrywają ważną rolę w cyklu węglowym, niszcząc bakterie SAR11, które szybko się namnażają i bardzo dobrze przystosowują się, aby uniknąć infekcji. Pelagifagi utrzymują liczbę bakterii SAR11 w ryzach, zapewniając, że nie występuje nadmierna globalna produkcja dwutlenku węgla.
Źródła:
- Encyclopaedia Britannica Online, s. v. „bacteriophage”, dostęp 7 października 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norweska Szkoła Nauk Weterynaryjnych. „Wirusy mogą uczynić nieszkodliwą E. coli niebezpieczną”. NaukaCodziennie. ScienceDaily, 22 kwietnia 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Uniwersytet w Leicester. „Wirusy zjadające bakterie to „magiczne kule w wojnie z superbakteriami”. NaukaCodziennie. ScienceDaily, 16 października 2013 r. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/13101612558.htm.
- Uniwersytet Stanowy w Oregonie. „Wojna bez końca, z równowagą obiegu węgla na Ziemi”. NaukaCodziennie. ScienceDaily, 13 lutego 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.