Aký je lysogénny cyklus?



Lysogénny cyklus, tiež nazývaná lysogénia, je štádiom procesu reprodukcie niektorých vírusov, najmä tých, ktoré infikujú baktérie. V tomto cykle vírus vloží svoju nukleovú kyselinu do genómu hostiteľskej baktérie.

Tento cyklus spolu s lítiovým cyklom tvoria dva hlavné mechanizmy replikácie vírusu. Keď bakteriofág počas lysogénneho cyklu vloží svoju DNA do bakteriálneho genómu, stane sa profánnym.

Baktéria infikovaná týmto profánom stále žije a reprodukuje sa. Keď dôjde k rozmnožovaniu baktérií, získa sa aj replika proroka. Výsledkom je, že každá bakteriálna dcérska bunka je tiež infikovaná profánom.

Reprodukcia infikovaných baktérií, a teda aj ich hostiteľská proroctvo, môže pokračovať niekoľko generácií bez prejavu vírusu..

Niekedy spontánne alebo za podmienok environmentálneho stresu sa DNA vírusu oddelí od baktérie. Keď dôjde k separácii bakteriálneho genómu, vírus iniciuje lytický cyklus.

Táto reprodukčná fáza vírusu spôsobí prasknutie bakteriálnej bunky (lýza), čo umožní uvoľnenie nových kópií vírusu. Eukaryotické bunky sú tiež citlivé na napadnutie lyzogénnymi vírusmi. Zatiaľ však nie je známe, ako dochádza k inzercii vírusovej DNA do genómu eukaryotickej bunky.

index

  • 1 Bakteriofág
  • 2 Cyklus vírusovej infekcie
    • 2.1 Litický cyklus
    • 2.2 Lysogénny cyklus
    • 2.3 Cyklus nepretržitého rozvoja
    • 2.4 Pseudolyzenogénny cyklus
  • 3 Lysogénna konverzia
  • 4 Fagoterapia
    • 4.1 Výhody fagoterapie
  • 5 Referencie

Bakteriofág

Vírusy, ktoré infikujú iba baktérie, sa nazývajú bakteriofágy. Sú tiež známe ako fágy. Veľkosť tohto typu vírusu je pomerne variabilná, s rozsahom veľkostí, ktoré môžu byť približne 20 až 200 nm.

Bakteriofágy sú všadeprítomné, sú schopné vyvíjať sa prakticky v akomkoľvek prostredí, kde sa nachádzajú baktérie. Odhaduje sa napríklad, že o niečo menej ako tri štvrtiny baktérií, ktoré obývajú more, sú infikované fágmi.

Cyklus vírusovej infekcie

Vírusová infekcia začína fágovou adsorpciou. K adsorpcii fága dochádza v dvoch stupňoch. V prvej, známej ako reverzibilná, je interakcia medzi vírusom a jeho potenciálnym hostiteľom slabá.

Akákoľvek zmena podmienok prostredia môže viesť k zastaveniu tejto interakcie. V ireverzibilnej interakcii sú zahrnuté špecifické receptory, ktoré zabraňujú prerušeniu interakcie.

DNA vírusu môže preniknúť do vnútra baktérií len vtedy, keď nastane ireverzibilná interakcia. Následne, v závislosti od typu fágu, môžu vykonávať rôzne reprodukčné cykly.

Okrem už opísaných lytických a lysogénnych cyklov existujú dva ďalšie reprodukčné cykly, kontinuálny vývoj a pseudolyogénny.

Lithický cyklus

Počas tejto fázy dochádza k rýchlej replikácii vírusu v baktériách. Nakoniec baktérie utrpia lýzu svojej bunkovej steny a nové vírusy sa uvoľnia do životného prostredia.

Každý z týchto novo uvoľnených fágov môže napadnúť novú baktériu. Postupné opakovanie tohto procesu umožňuje exponenciálny rast infekcie. Bakteriofágy, ktoré sa zúčastňujú lytického cyklu, sa nazývajú virulentné fágy.

Lysogénny cyklus

V tomto cykle nedochádza k lýze hostiteľskej bunky, ako je tomu v lytickom cykle. Po štádiách adsorpcie a penetrácie pokračuje štádium integrácie fágovej DNA s fázou bakteriálnej bunky, aby sa stalo profagom..

Fágová replikácia nastane súčasne s bakteriálnou reprodukciou. Profagos integrované do bakteriálneho genómu budú dedené dcérskymi baktériami. Vírus môže pokračovať bez prejavu niekoľkých bakteriálnych generácií.

Tento proces je častý, keď je počet bakteriofágov vysoký v porovnaní s počtom baktérií. Vírusy, ktoré vykonávajú lyzogénny cyklus, nie sú virulentné a nazývajú sa teplotami.

Profagos sa môže oddeliť od bakteriálneho genómu a transformovať do lytických fágov. Tieto vstupujú do litogénneho cyklu, ktorý vedie k bakteriálnej lýze a infekcii nových baktérií.

Cyklus nepretržitého rozvoja

Niektoré bakteriofágy vykonávajú početné replikácie vo vnútri baktérií. V tomto prípade, na rozdiel od toho, čo sa deje počas lyzogénneho cyklu, nespôsobuje bakteriálnu lýzu.

Novo replikované vírusy sa uvoľňujú z baktérií na špecifických miestach na bunkovej membráne bez toho, aby spôsobili ich rozpad. Tento cyklus sa nazýva kontinuálny vývoj.

Pseudolyogénny cyklus

Niekedy je dostupnosť živín v životnom prostredí nedostatočná pre rast baktérií a ich normálne rozmnožovanie. V týchto prípadoch sa predpokladá, že bunková energia, ktorá je k dispozícii, nie je dostatočná na to, aby fágy produkovali lyziu alebo lýzu.

V dôsledku toho sa potom vírusy dostanú do pseudolyzenogénneho cyklu. Tento cyklus je však stále málo známy.

Lysogénna konverzia

Nakoniec, produkt interakcie medzi profagom a baktériou, prvý môže indukovať výskyt zmien vo fenotype baktérie..

K tomu dochádza najmä vtedy, keď hostiteľská baktéria nie je súčasťou zvyčajného cyklu vírusu. Tento jav sa nazýva lysogénna konverzia.

Zmeny vyvolané v baktériách DNA proroka zvyšujú biologický úspech hostiteľa. Zvýšením biologickej kapacity a úspechom prežitia baktérií je prínosom aj vírus..

Tento typ priaznivého vzťahu pre oboch účastníkov možno klasifikovať ako typ symbiózy. Musíme si však uvedomiť, že vírusy sa nepovažujú za živé bytosti.

Hlavným prínosom lysogenicky transformovaných baktérií je ich ochrana proti napadnutiu inými bakteriofágmi. Lysogénna konverzia môže tiež zvýšiť patogenitu baktérií v ich hostiteľoch.

Dokonca aj nepatogénne baktérie sa môžu stať patogénnymi prostredníctvom lysogénnej konverzie. Táto zmena v genóme je trvalá a dedičná.

phagotherapy

Fagoterapia je terapia, ktorá zahŕňa aplikáciu fágu ako kontrolného mechanizmu na prevenciu šírenia patogénnych baktérií. Táto metodika bakteriálnej kontroly bola prvýkrát použitá v roku 1919.

Pri tejto príležitosti bola zamestnaná na liečbu pacienta, ktorý trpí dyzentériou, čím sa dosiahol úplne priaznivý výsledok. Fagoterapia bola úspešne použitá počas začiatku minulého storočia.

S objavom penicilínu, ako aj iných antibiotických látok, bola fagoterapia prakticky opustená v západnej Európe a na americkom kontinente..

Neobmedzené používanie antibiotík umožnilo výskyt bakteriálnych kmeňov multirezistentných voči antibiotikám. Tieto baktérie sú stále častejšie a odolnejšie.

V dôsledku toho je v západnom svete nový záujem o vývoj fagoterapie na kontrolu kontaminácie a bakteriálnych infekcií.

Výhody fagoterapie

1) Fágový rast prebieha exponenciálne, čím sa zvyšuje jeho pôsobenie v čase, antibiotiká naopak strácajú svoj účinok v dôsledku metabolickej deštrukcie molekuly..

2) Fágy majú schopnosť podstúpiť mutácie, čo im umožňuje bojovať proti rezistencii, ktorú by baktérie mohli vyvinúť k ich útoku. Na rozdiel od toho, antibiotiká majú vždy tú istú účinnú látku, takže keď sa baktérie vyvinú voči takýmto aktívnym zložkám rezistencie, antibiotiká sú zbytočné

3) Fagoterapia nemá žiadne vedľajšie účinky, ktoré môžu byť škodlivé pre pacientov.

4) Vývoj nového fágového kmeňa je omnoho rýchlejší a lacnejší postup ako objav a vývoj nového antibiotika.

5) Antibiotiká neovplyvňujú len patogénne baktérie, ale aj iné potenciálne prospešné. Fágy môžu byť na druhej strane druhovo špecifické, takže liečba proti baktériám zodpovedným za infekciu môže byť obmedzená bez ovplyvnenia iných mikroorganizmov..

6) Antibiotiká nezabíjajú všetky baktérie, preto prežívajúce baktérie môžu prenášať genetickú informáciu, ktorá poskytuje rezistenciu na antibiotikum ich potomkom, čím sa vytvárajú rezistentné kmene. Lysogenetické bakteriofágy zabíjajú baktérie, ktoré infikujú, čím sa znižuje možnosť vzniku rezistentných bakteriálnych kmeňov.

referencie

  1. L.-C. Fortier, O. Sekulovič (2013). Význam prorokov k evolúcii a virulencii bakteriálnych patogénov. virulencie.
  2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, S.T. Abedon (2010). Fágová terapia v klinickej praxi: Liečba ľudských infekcií. Súčasná farmaceutická biotechnológia.
  3. Lysogénny cyklus. Vo Wikipédii. Zdroj: en.wikipedia.org.
  4. R. Miller, M. Day (2008). Príspevok lysogenézy, pseudolysogenézy a hladovania k fágovej ekológii. In: Stephen T Abedon (eds) Ekológia bakteriofágov: rast populácie, vývoj a vplyv bakteriálnych vírusov. Univerzitná tlač, Cambridge.
  5. C. Prada-Peñaranda, A.V. Holguín-Moreno, A.F. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Fagoterapia, alternatíva na kontrolu bakteriálnych infekcií. Perspektívy v Kolumbii. Universitas Scientiarum.
  6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fágová terapia: Fakty a fikcia. Medzinárodný časopis lekárskej mikrobiológie.