7 faktai apie bakteriofagus
Tai T4 bakteriofago virusas. Viršutinė struktūra yra galva, kurioje yra DNR baltymo apvalkalo viduje. Prie jos pritvirtinta uodega, susidedanti iš vamzdelio pavidalo apvalkalo ir uodegos pluoštų (apačioje). Virusas uodegos skaidulomis prisitvirtina prie bakterijos šeimininkės ląstelės sienelės; tada apvalkalas susitraukia, suleidžiant galvos turinį (DNR) į šeimininką.
PASIEKA/Science Photo Library/Getty Images
Bakteriofagai yra „bakterijų valgytojai“, nes jie yra virusai kurie užkrečia ir naikina bakterijos . Šie mikroskopiniai organizmai, kartais vadinami fagais, yra visur. Bakteriofagai ne tik užkrečia bakterijas, bet ir kitus mikroskopinius prokariotai žinomas kaip archaea . Ši infekcija būdinga tam tikrai bakterijų ar archėjų rūšiai. Fagas, kuris užkrečia E. coli pavyzdžiui, neužkrės juodligės bakterijų. Kadangi bakteriofagai neužkrečia žmogaus ląstelės , jie buvo naudojami medicininėje terapijoje gydyti bakterinės ligos .
Bakteriofagai turi tris pagrindinius struktūros tipus.
Kadangi bakteriofagai yra virusai, jie susideda iš a nukleino rūgštis ( DNR arba RNR ) įdėtas į baltyminį apvalkalą arba kapsidas . Bakteriofagas taip pat gali turėti baltymų uodegą, pritvirtintą prie kapsido su uodegos pluoštais, besitęsiančiais nuo uodegos. Uodegos skaidulos padeda fagui prisitvirtinti prie šeimininko, o uodega padeda suleisti virusą genai į šeimininką. Bakteriofagas gali egzistuoti taip:
- viruso genai kapsido galvoje be uodegos
- viruso genai kapsido galvoje su uodega
- siūlinė arba lazdelės formos kapsidė su apskrita viengrande DNR.
Bakteriofagai pakuoja savo genomą
Kaip virusai sutalpina savo tūrinę genetinę medžiagą į savo kapsidus? RNR bakteriofagai, augalų virusai ir gyvūnų virusai turi savaime susilankstantį mechanizmą, kuris leidžia viruso genomui tilpti į kapsido talpyklą. Atrodo, kad šį savaime susilankstantį mechanizmą turi tik viruso RNR genomas. DNR virusai sujungia savo genomą į kapsidą, naudodami specialius fermentus, žinomus kaip pakavimo fermentai.
Bakteriofagai turi du gyvavimo ciklus
Bakteriofagai gali daugintis lizogeniniu arba liziniu gyvavimo ciklais. Lizogeninis ciklas taip pat žinomas kaip vidutinio klimato ciklas, nes šeimininkas nėra nužudytas. Virusas suleidžia savo genus į bakteriją, o viruso genai įterpiami į bakteriją chromosoma . Viduje bakteriofago lizės ciklas , virusas dauginasi šeimininko viduje. Šeimininkas žūva, kai naujai replikuoti virusai atsidaro arba lizuoja šeimininko ląstelę ir paleidžiami.
Bakteriofagai perneša genus tarp bakterijų
Bakteriofagai padeda perkelti genus tarp bakterijų genetinė rekombinacija . Šis genų perdavimo tipas yra žinomas kaip transdukcija. Transdukcija gali būti atlikta per lizinį arba lizogeninį ciklą. Pavyzdžiui, lizinio ciklo metu fagas įšvirkščia savo DNR į bakteriją, o fermentai atskiria bakterinę DNR į gabalus. Fago genai nukreipia bakteriją gaminti daugiau virusinių genų ir viruso komponentų (kapsidų, uodegos ir kt.). Kaip naujas virusai pradeda kauptis, bakterijų DNR gali netyčia patekti į viruso kapsidą. Šiuo atveju fagas turi bakterinę, o ne virusinę DNR. Kai šis fagas užkrečia kitą bakteriją, jis suleidžia ankstesnės bakterijos DNR į šeimininko ląstelę. Tada donoro bakterinė DNR gali būti įterpta į naujai užkrėstos bakterijos genomą rekombinacijos būdu. Dėl to vienos bakterijos genai perkeliami į kitą.
Bakteriofagai gali padaryti bakterijas kenksmingas žmonėms
Bakteriofagai vaidina svarbų vaidmenį sergant žmonių ligomis, kai kurias nekenksmingas bakterijas paverčia ligų sukėlėjais. Kai kurios bakterijų rūšys, įskaitant E. coli , Streptococcus pyogenes (sukelia mėsos valgymo ligą), Vibrio cholera (sukelia cholerą) ir Shigella (sukelia dizenteriją) tampa kenksmingi, kai per bakteriofagus jiems perduodami toksines medžiagas gaminantys genai. Tada šios bakterijos gali užkrėsti žmones ir sukeltiapsinuodijimas maistuir kitų mirtinų ligų.
Bakteriofagai naudojami superbakterijoms nukreipti
Mokslininkai išskyrė bakteriofagus, kurie sunaikina superbakteriją Clostridium difficile (C. diff) . C. dif paprastai paveikia virškinimo sistemą, sukelia viduriavimą ir kolitą. Šio tipo infekcijų gydymas bakteriofagais yra būdas išsaugoti gerąsias žarnyno bakterijas, sunaikinant tik C. dif mikrobų. Bakteriofagai laikomi gera alternatyvaantibiotikai. Dėl per didelio antibiotikų vartojimo tampa vis dažnesnės atsparios bakterijų padermės. Bakteriofagai taip pat naudojami sunaikinti kitas superbakterijas, įskaitant atsparias vaistams E. coli ir MRSA .
Bakteriofagai vaidina svarbų vaidmenį pasaulio anglies cikle
Bakteriofagai yra labiausiai paplitęs virusas vandenyne. Fagai, žinomi kaip pelagifagai, užkrečia ir sunaikina SAR11 bakterijas. Šios bakterijos paverčia ištirpusias anglies molekules anglies dioksidu ir daro įtaką turimos atmosferos anglies kiekiui. Pelagifagai atlieka svarbų vaidmenį anglies cikle, naikindami SAR11 bakterijas, kurios dauginasi dideliu greičiu ir puikiai prisitaiko, kad išvengtų infekcijos. Pelagifagai kontroliuoja SAR11 bakterijų skaičių, užtikrindami, kad pasaulinė anglies dioksido gamyba nebūtų perteklinė.
Šaltiniai:
- Encyclopædia Britannica Online, s. prieš „bakteriofagas“, peržiūrėta 2015 m. spalio 7 d., http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norvegijos veterinarijos mokslų mokykla. „Virusai gali paversti nekenksmingą E. Coli pavojingą“. ScienceDaily. „ScienceDaily“, 2009 m. balandžio 22 d. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Lesterio universitetas. „Bakterijas mintantys virusai yra stebuklingos kulkos kare su superbakterijomis“. ScienceDaily. „ScienceDaily“, 2013 m. spalio 16 d. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregono valstijos universitetas. „Karas be pabaigos, kai Žemės anglies ciklas laikomas pusiausvyroje“. ScienceDaily. „ScienceDaily“, 2013 m. vasario 13 d. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.