biotechnologia


 
 

Bakteriofagi

<img src="http://e-biotechnologia.pl/obrazki/bakteriofag_t4.jpg" ALIGN="left" alt="bakteriofag" HSPACE=10 VSPACE=10/> Bakteriofagi są to wirusy infekujące bakterie (wirusy bakteryjne). Replikują się wyłącznie w komórce gospodarza, wykorzystując częściowo bądź całkowicie jego szlaki metaboliczne.


Budowa bakteriofagów


Podstawowymi komponentami wchodzącymi w skład wirionów bakteriofagów są kwasy nukleinowe oraz białka. Podobnie jak wirusy, bakteriofagi zawierają tylko informację genetyczną konieczną do replikacji materiału genetycznego oraz syntezy białkowych składników. W zależności od bakteriofaga kwasem nukleinowym może być DNA lub RNA, ale nigdy oba kwasy równocześnie. Kwas nukleinowy często oprócz typowych zasad zawiera również zmodyfikowane zasady azotowe, które chronią go przed nukleazami gospodarza w trakcie infekcji fagowej. Rozmiar materiału genetycznego różni się wśród fagów. Bakteriofagi mają również różny rozmiar i kształt. Typowe fagi składają się z głowy i ogonka. Głowa zbudowana jest z jednego lub kilku typów białek i ma za zadanie ochronę kwasu nukleinowego, który znajduję się w jej wnętrzu. Do główki wielu fagów przyczepiony jest ogonek. Ma on strukturę pustej w środku tuby, przez którą następuje transfer kwasu nukleinowego podczas infekcji. W przypadku bardziej skomplikowanych fagów ogonek otoczony jest kurczliwą osłonką, która wchodzi w interakcję z bakteriami. Ogonek wielu fagów zakończony jest płytką, na której najczęściej znajdują się włókienka. Obie struktury są zaangażowane w wiązanie faga z komórką bakteryjną.


Jak wirusy bakteryjne infekują bakterie?


Pierwszym etapem infekcji fagowej jest proces adsorpcji faga do komórki bakteryjnej. W procesie tym pośredniczy płytka oraz włókienka, które rozpoznają specyficzne receptory na powierzchni gospodarza. Związanie receptora bakteryjnego z włókienkiem faga jest słabe i odwracalne. Mocniejsza adhezja występuje w momencie adhezji płytki do bakterii. W następnej kolejności osłonka oddziałuje z bakterią. Oczywiście bakteriofagi nie mające osłonki posiadają inne mechanizmy oddziaływania z bakterią. Niektóre fagi są wyposażone w odpowiednie enzymy trawiące otoczkę bakteryjną.
Następnie do wnętrza bakterii wprowadzany jest kwasu nukleinowy, który przechodzi przez ogonek. Zwykle tylko jeden komponent fagowy aktywnie uczestniczy w transferze materiału genetycznego z faga do komórki bakteryjnej. W większości przypadków do komórki bakteryjnej wprowadzany jest tylko materiał genetyczny, natomiast pozostałe komponenty bakteriofaga pozostają na zewnątrz.


Cykle replikacyjne bakteriofagów


Wśród bakteriofagów rozróżniamy 2 cykle replikacyjne: cykl lityczny oraz cykl lizogeniczny. Cyklem litycznym nazwano cykl życiowy bakteriofagów wirulentnych, polegający na zakażeniu bakterii, namnożeniu nowych cząstek fagowych, rozpadzie bakterii i uwolnieniu nowych bakteriofagów. Po namnożeniu nowych fagów komórka gospodarza ulega lizie. Innym typem cyklu życiowego fagów jest cykl lizogeniczny, w którym materiał genetyczny faga jest namnażany podczas podziałów komórkowych i przekazywany do komórek potomnych. W tym cyklu materiał genetyczny faga ulega integracji z genomem gospodarza. W przypadku, fagów których materiałem genetycznym jest DNA, ulega on bezpośredniej integracji z genomem bakterii. Natomiast jeżeli materiałem genetycznym jest RNA, musi ono zostać przepisane w procesie odwrotnej transkrypcji na DNA. Wirusowy materiał genetyczny zintegrowany z genomem gospodarza nazywamy profagiem. Zintegrowany materiał genetyczny ulega represji, z tego powodu nie są syntetyzowane białka fagowe. W takiej formie profag może egzystować nawet kilka podziałów. W sytuacjach stresowych profag może zostać wycięty z genomu gospodarza i wejść w cykl lityczny.
W leczeniu infekcji bakteryjnych potencjalne zastosowanie mogą mieć bakteriofagi wirulentne, ponieważ są bardziej efektywne w niszczeniu komórek bakteryjnych. Dodatkowo, wirusy przeprowadzające cykl lizogeniczny, podczas wycinania z genomu gospodarza mogą przypadkową przenieść do innej bakterii fragment genomu gospodarza. W ten sposób może powstać oporny na leczenie szczep.


Zastosowanie bakteriofagów


Bakteriofagi wykazują duże podobieństwo do wirusów atakujących zwierzęta. Z tego powodu bakteriofagi wykorzystuje się jako model, w celu poznania mechanizmów działania wirusów zwierzęcych. Dodatkowo dokładne poznanie cyklu życiowego bakteriofaga prawdopodobnie umożliwi zrozumienie mechanizmu, w czasie którego geny jednej bakterii transferowane są do drugiej bakterii. Bakteriofagi mogą zostać również wykorzystane w celu leczenia infekcji bakteryjnych. Stanowią alternatywę w stosunku do obecnie powszechnie stosowanej antybiotykoterapii. Dużym plusem stosowania bakteriofagów, jest fakt, że w przeciwieństwie do antybiotyków nie niszczą naturalnej flory bakteryjnej, która jest korzystna dla organizmu. Ewentualnym problemem może się okazać, że bakteriofagi mogą być szybko usuwane z organizmu, dlatego nie będą miały znaczenia klinicznego. Kolejnym problemem jest wysoka specyficzność fagów względem bakterii, co powoduje, że musimy znać szczep bakterii, wywołujący daną chorobę. Obecnie na świecie są już prowadzone badania kliniczne z zastosowaniem fagów w leczeniu infekcji bakteryjnych. Bakteriofagi znajdują również zastosowanie w diagnostyce laboratoryjnej w identyfikacji bakterii patogennych (tzw. fagotypowanie). Mają one także duże znaczenie w poznaniu genomu poszczególnych szczepów bakterii, ponieważ są wykorzystywane w mapowaniu genomów. Jednakże metoda ta nie jest rutynowo stosowana w praktyce laboratoryjnej. Bakteriofagi próbuje się również wykorzystać w weterynarii, produkcji artykułów spożywczych oraz agrokulturze.

Agata Gajda


Źródło:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21417/
http://www.textbookofbacteriology.net/themicrobialworld/Phage.html
http://www.phages.org/PhageInfo.html
http://www.microbemagazine.org/index.php/03-2011-home/3192-safety-by-nature-potential-bacteriophage-applications



Menu główne

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

249 anonymous users oraz 0 registered users online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u