Propaadid

Nagu Propaag parasvöötme bakteriofaagide faagi DNA-d nimetatakse siis, kui see on bakteri peremeesrakus. Bakteriofaagid avastas Félix Hubert d’Hérelle 1917. aastal. Need on viirused, mis on kohanenud konkreetsete bakteritega. Edasise uurimistöö käigus eristati kõrge virulentsusega lüütilist faagi ja vaikse profaagi ja lüsogeense tsükli korral mõõdukalt mõõdukat faagi.

Mis on propaadid?

Mõõduka bakteriofaagi profaag võib esineda peremeesrakus plasmiidina või integreerida bakteri DNA-sse. Selleks peab mõõdukas faag faagi DNA süstimisel vastu võtma lüsogeenset tsüklit. Eristatakse lüütilist tsüklit ja lüsogeenset tsüklit. Kui lüütiline tsükkel põhjustab peremeesraku kiiret replikatsiooni ja sellele järgnevat lüüsi pärast geneetilise materjali süstimist, siis lüsogeense tsükli korral süstitakse peremeesrakku faagi repressorgeenid, et pärssida lüütilist tsüklit, see tähendab raku kiiret lahustumist.

Mõõdukas faag võib sõltuvalt valitsevatest keskkonnatingimustest lülituda lüütilise ja lüsogeense tsükli vahel. Lüütiline tsükkel tähistab faagigeenide peremeesrakus tavapärast toimimist. Kiire replikatsioon toimub peremeesrakus pärast viiruse DNA süstimist. Pärast kapsiidi ja sabakiudvalkude replikatsiooni lisaks viiruse DNA-le ja üksikute osade kokkupanekut arvukalt uusi viiruseosakesi laguneb peremeesraku rakusein lüsosüümi toimel. Kui rakusein lahustub, vabanevad uued faagid ja nende DNA saab nüüd süstida teistesse bakterirakkudesse. See protsess viiakse lõpule umbes tunniga.

Uute viirusosakeste suure arvu tõttu nimetatakse seda lähenemist "virulentseks vormiks". Kuna peremehe rakusein hävitatakse lüsosüümi abil, kasutatakse terminit "lüütiline tsükkel". Mõõduka faagi korral ei pea peremeesraku kiire replikatsioon ja sellele järgnev lüüs tingimata toimuma. Sõltuvalt olemasolevatest keskkonnateguritest võib parasvöötme faag lülituda lüütilise ja lüsogeense tsükli vahel. Lüütilist tsüklit saab allasuruda repressorgeenide süstimisega ja lüsogeenne tsükkel võib alata määramata aja.

Lüsogeense tsükli käigus sisestatakse faagi geneetiline materjal idu geneetilisse materjali ja see võib siin elada määramata aja jooksul. Süstitud geneetilist materjali nimetatakse "liikumatuks" ja seda määratletakse kui "profaagi". Profaag võib paikneda peremeesraku tsütoplasmas plasmiidina või olla integreeritud bakteri geneetilisse materjali.

Viirusliku geneetilise materjali integreerimine nõuab suurt spetsialiseerumist. Mõõdukate faagide genoomi saab kinnitada ainult bakteri DNA teatud positsioonidele. Seevastu üksikute parasvöötme faagitüvede geneetilist materjali saab alati tuvastada samades kohtades bakteri genoomis.

Tänu edukale kohanemisele saavad profaagid bakteriraku jagunemise kasusaajateks. Kui peremeesrakk jagab mitoosi, antakse edasi viiruse geneetilist materjali. Edasine edasikandumine teistesse bakteritesse võib toimuda konjugeerimise teel. Profaagid võivad seega levida erinevate bakterite tüvede kaudu erinevatel ülekandeteedel. Keskkonnamõjude, näiteks ultraviolettvalguse või teatud kemikaalide tõttu võib profaag lülituda tagasi lüütilise tsükli juurde ja püüelda agressiivse replikatsiooni poole.

Profaag kasutab ka peremeesraku transkriptsiooniprotsesse: faagi süstitud repressorgeenid tunnistatakse bakteri teatud ensüümide poolt DNA kahjustusteks ja lagundatakse. Repressorgeenide lagunemine on peremeesrakus ise hävitav. Lüütilist tsüklit ei saa enam alla suruda ja profaag lülitub lüsogeensest olekust agressiivseks replikatsiooniks, mis lõppeb järgneva bakteriraku seina lahustumisega.

Esinemine, levik ja omadused

Faagid on kõrgelt spetsialiseerunud viirused, mis on kohanenud üksikute bakteritüvede külge. Nii et mitte iga bakteriofaag ei ​​pääse igale bakterile juurde. Ilma konkreetse peremeesrakuta ei ole paljunemine bakteriofaagil võimalik. Kõrge spetsialiseerituse tase tähendab, et bakteriofaage võib leida samal maastikul kui nende peremeesrakke.

Sama kehtib veelgi enam protsentide kohta. Kuna profaadid ei ole tavalised viirused ja esinevad peremeesorganismis ainult viirusgeneetilise materjalina, ei saa neid ainuüksi määratluse tõttu leida määratud rakkudest väljaspool.

Lisaks tuleb mainida, et ainuüksi merevees olevaid bakteriofaage on arv (10 kuni 30) ja seega on kogu planeedil rohkem faage kui elusolendeid. Seevastu üheksateistkümne ametlikult uuritud bakteriofaagist on väga vähe, mistõttu on esinemise täpset avaldamist keeruline.

Tähendus ja funktsioon

Faagiteraapia töötati välja 1920ndatel ja seda kasutatakse Ida-Euroopas edukalt mitmesuguste nakkushaiguste vastu võitlemiseks tänapäevani. Faagiteraapia eelised on ilmsed: bakteriofaagid kahjustavad ainult üksikuid bakteritüvesid, samal ajal kui antibiootikumidel on üldiselt kahjulik mõju keha bakteritele.

Penitsilliini avastamine 1940. aastatel viis läänes massiliselt antibiootikumide kasutamiseni ja selle tulemusel lõpetati faagi uurimine. Järgnev arvukate antibiootikumiresistentsuste teke tekitas 1990. aastatel suurenenud huvi bakteriofaagide vastu.

Faagiteraapia keskendub agressiivse virulentsusega bakteriofaagidele ja eranditult lüütilisele tsüklile, samas kui parasvöötme bakteriofaagid ja profaadid on seni mänginud vaid alluvat.

Haigused ja tervisehäired

Mõni patogeen suudab virulentsi üles ehitada ainult profaasidega sümbioosi kaudu. Clostridium botulinum suudab peljatud botuliintoksiini toota ainult integreeritud faagi DNA abil. Streptococcus pyogenes võib skarlatõve vallandada ainult koos profaagi DNA-ga.

Vibrio cholerae toodab koolerat ainult spetsiaalsete profaaside kaudu. See näitab ka faagide tähtsust inimmeditsiinis. Terved bakteritüved võivad kaotada oma patogeense potentsiaali, kui vastutavad profaadid saaks spetsiaalselt välja lülitada.