Bakteriofag: kaj je to, kako prepoznati in življenjske cikle (litični in lizogeni)

Vsebina

• Značilnosti bakteriofaga
• Kako se dogajajo litični in lizogeni cikli
• Litični cikel
• Lizogeni cikel
• Kaj je fagena terapija

Bakteriofagi, znani tudi kot fagi, so skupina virusov, ki lahko okužijo in razmnožijo znotraj bakterijskih celic in ki, ko zapustijo, spodbujajo njihovo uničenje.

Bakteriofagi so prisotni v različnih okoljih in jih je mogoče izolirati iz vode, zemlje, prehrambenih izdelkov in celo drugih mikroorganizmov. Čeprav je lahko prisoten tudi v telesu, predvsem v koži, v ustni votlini, v pljučih ter v sečnem in prebavilnem sistemu, bakteriofagi ne povzročajo bolezni ali sprememb v človeškem telesu, ker imajo prednost do prokariontskih celic, torej se je razvilo manj celic, na primer bakterij.

Poleg tega so sposobni spodbuditi imunski odziv telesa, tako da ne morejo delovati na mikroorganizme, ki so odgovorni za pravilno delovanje organizma, poleg tega pa imajo visoko specifičnost glede na svojega gostitelja, to je patogeni mikroorganizem. Tako se bakterije, ki so del mikrobioma, ne uničijo zaradi pozitivnega razmerja med bakteriofagi in imunskim sistemom.

Značilnosti bakteriofaga

Bakteriofagi so virusi, ki jih najdemo v različnih okoljih, vključno s človeškim telesom, vendar ne povzročajo sprememb ali bolezni, saj nimajo posebnosti za celice, ki sestavljajo telo. Druge značilnosti bakteriofaga so:

• Oblikujejo jih kapsida, ki je struktura, ki jo tvorijo beljakovine, katerih naloga je zaščititi genski material virusa;
• Lahko imajo različne vrste genskega materiala, kot so dvoverižna DNA, enoverižna DNA ali RNA;
• Poleg tega, da jih je mogoče razlikovati glede na njihovo genetsko sestavo, lahko bakteriofage ločimo tudi po strukturi kapside;
• Ne morejo se razmnoževati zunaj gostitelja, to pomeni, da morajo biti v stiku z bakterijsko celico, da pride do razmnoževanja, zato so lahko znani tudi kot "bakterijski paraziti";
• Imajo visoko specifičnost za gostitelja, to so bakterijske celice.

Razvrstitev bakteriofagov še vedno preučujemo, vendar so nekatere lastnosti lahko koristne za diferenciacijo in razvrstitev bakteriofagov, kot so vrsta genskega materiala, morfologija, genomske značilnosti in fizikalno-kemijske lastnosti.

Kako se dogajajo litični in lizogeni cikli

Litični in lizogeni cikli so cikli razmnoževanja bakteriofaga v stiku z bakterijsko celico in jih je mogoče razlikovati glede na vedenje virusa.

Litični cikel

Litični cikel je tisti, pri katerem po vbrizganju genskega materiala bakteriofaga v bakterijsko celico pride do replikacije in tvorbe novih bakteriofagov, ki ob odhodu uničijo bakterijsko celico. Torej, na splošno se cikel zgodi na naslednji način:

1. Adsorpcija: bakteriofag se prek membranskih receptorjev lepi na membrano dovzetne bakterijske celice;
2. Vstop ali prodor: genski material bakteriofaga vstopi v bakterijsko celico;
3. Replikacija: ta genski material koordinira sintezo beljakovin in drugih molekul DNA, če gre za DNA bakteriofag;
4. Montaža: tvorijo se novi bakteriofagi, replicirana DNA pakira s pomočjo sintetiziranih proteinov, kar povzroči nastanek kapside;
5. Lise: nastali bakteriofag zapusti bakterijsko celico in pospeši njeno uničenje.

Lizogeni cikel

V lizogenem ciklu je genski material bakteriofaga vključen v material bakterije, vendar lahko ta proces predstavlja le utišanje genov virulencije bakterije, poleg tega pa je reverzibilen proces. Ta cikel se zgodi na naslednji način:

1. Adsorpcija: bakteriofag se adsorbira na bakterijsko membrano;
2. Vhod: genski material bakteriofaga vstopi v bakterijsko celico;
3. Integracija: gre za integracijo genskega materiala bakteriofaga z bakterijo, ki postane znan kot profago;
4. Oddelek: rekombinirani material, profago, se deli glede na bakterijsko delitev.

Profagus ni aktiven, to pomeni, da njegovi geni niso izraženi, zato bakterij ne povzročajo negativnih sprememb in je popolnoma reverzibilen proces.

Ker bakteriofagi sodelujejo z genskim materialom bakterije in lahko spodbujajo njeno uničenje, lahko te viruse v študiji uporabimo za razvoj novih strategij za boj proti multirezistentnim okužbam.

Kaj je fagena terapija

Fage terapija, znana tudi kot fage terapija, je vrsta zdravljenja, ki uporablja bakteriofage za boj proti bakterijskim okužbam, zlasti tistim, ki jih povzročajo multirezistentni mikroorganizmi. Ta vrsta zdravljenja je varna, saj bakteriofagi delujejo le proti patogenim bakterijam in ohranjajo normalno mikrobioto osebe.

Čeprav je tovrstna terapija opisana že leta, je šele zdaj v literaturi postala pomembna zaradi povečanja števila bakterij, ki se na običajno zdravljenje z antibiotiki ne odzovejo.

Kljub ugodni tehniki pa ima fagoterapija nekatere omejitve. Vsaka vrsta bakteriofaga je specifična za določeno bakterijo, zato teh fagov ni mogoče uporabljati ločeno za boj proti okužbam, ki jih povzročajo različni mikroorganizmi, v tem primeru pa bi bilo mogoče oblikovati "fagov koktajl" glede na mikroorganizme, ki so odgovorni za okužbo . Poleg tega lahko bakteriofagi, predvsem zaradi lizogenega cikla, spodbujajo prenos odpornih genov na bakterijo, zaradi česar je zdravljenje neučinkovito.