Bakteriofaag: mis see on, kuidas kindlaks teha ja elutsüklid (lüütiline ja lüsogeenne)

Sisu

• Bakteriofaagi omadused
• Kuidas toimub lüütiline ja lüsogeenne tsükkel
• Lüütiline tsükkel
• Lüsogeenne tsükkel
• Mis on faagiteraapia

Bakteriofaagid, tuntud ka kui faagid, on rühm viirusi, mis on võimelised bakterirakkudes nakatuma ja paljunema ning soodustavad lahkumisel nende hävitamist.

Bakteriofaagid esinevad erinevates keskkondades ja neid saab eraldada veest, mullast, toiduainetest ja isegi muudest mikroorganismidest. Kuigi see võib esineda ka kehas, peamiselt nahas, suuõõnes, kopsudes ning kuseteede ja seedetrakti süsteemides, ei põhjusta bakteriofaagid inimkehas haigusi ega muutusi, sest nad eelistavad prokarüootset rakud, st vähem arenes rakke, näiteks baktereid.

Lisaks on nad võimelised stimuleerima keha immuunvastust, nii et nad ei saa toimida mikroorganismidele, mis vastutavad organismi nõuetekohase toimimise eest, lisaks sellele, et neil on kõrge spetsiifilisus peremeesorganismi, see tähendab patogeense mikroorganismi suhtes. Seega ei hävitata mikrobiomi osaks olevaid baktereid bakteriofaagide ja immuunsüsteemi vahel loodud positiivse suhte tõttu.

Bakteriofaagi omadused

Bakteriofaagid on viirused, mida võib leida erinevates keskkondades, sealhulgas inimkehas, kuid need ei põhjusta muutusi ega haigusi, kuna neil puudub spetsiifilisus keha moodustavate rakkude suhtes. Muud bakteriofaagi omadused on:

• Need on moodustatud kapsiidist, mis on valkude poolt moodustatud struktuur, mille ülesanne on kaitsta viiruse geneetilist materjali;
• Neil võib olla erinevat tüüpi geneetiline materjal, näiteks kaheahelaline DNA, üheahelaline DNA või RNA;
• Lisaks sellele, et bakteriofaage saab nende geneetilise koostise järgi eristada, saab neid eristada ka kapsiidi struktuuri järgi;
• Nad ei suuda paljunemise väliselt paljuneda väljaspool peremeest, see tähendab, et paljunemise tekkimiseks peavad nad olema kontaktis bakterirakuga ja sel põhjusel võivad nad olla tuntud ka kui "bakteriparasiidid";
• Neil on kõrge spetsiifilisus peremeesorganismi suhtes, milleks on bakterirakud.

Bakteriofaagide klassifikatsiooni uuritakse endiselt, kuid mõned omadused võivad olla kasulikud bakteriofaagide eristamiseks ja klassifitseerimiseks, näiteks geneetilise materjali tüüp, morfoloogia, genoomilised omadused ja füüsikalis-keemilised omadused.

Kuidas toimub lüütiline ja lüsogeenne tsükkel

Lüütiline ja lüsogeenne tsükkel on bakterirakuga kokkupuutel bakteriofaagi paljunemistsükkel, mida saab vastavalt viiruse käitumisele eristada.

Lüütiline tsükkel

Lüütiline tsükkel on selline, kus pärast bakteriofaagi geneetilise materjali süstimist bakterirakku toimub paljunemine ja uute bakteriofaagide moodustumine, mis lahkumisel bakteriraku hävitavad. Niisiis toimub tsükkel üldiselt järgmiselt:

1. Adsorptsioon: bakteriofaag kleepub membraaniretseptorite kaudu vastuvõtliku bakteriraku membraanile;
2. Sisenemine või läbitungimine: bakteriofaagi geneetiline materjal satub bakterirakku;
3. Replikatsioon: see geneetiline materjal koordineerib valkude ja teiste DNA molekulide sünteesi, kui see on DNA bakteriofaag;
4. Assamblee: moodustuvad uued bakteriofaagid ja replikeeritud DNA pakitakse sünteesitud valkude abil, mis annab kapsiidi;
5. Lise: moodustunud bakteriofaag lahkub bakterirakust, soodustades selle hävimist.

Lüsogeenne tsükkel

Lüsogeenses tsüklis lülitatakse bakteriofaagi geneetiline materjal bakteri omasse, kuid see protsess võib lisaks pöörduvale protsessile kujutada ka ainult bakteri virulentsusgeenide vaigistamist. See tsükkel toimub järgmiselt:

1. Adsorptsioon: bakteriofaag adsorbeerub bakterimembraanile;
2. Sisend: bakteriofaagi geneetiline materjal satub bakterirakku;
3. Integreerimine: toimub bakteriofaagi geneetilise materjali integreerimine bakteri omaga, saades nime profago;
4. Jaotus: rekombineeritud materjal, profago, jaguneb vastavalt bakterijaotusele.

Profagus ei ole aktiivne, see tähendab, et selle geenid ei avaldu ja seetõttu ei too see bakterites kaasa negatiivseid muutusi ning see on täielikult pöörduv protsess.

Tulenevalt asjaolust, et bakteriofaagid suhtlevad bakteri geneetilise materjaliga ja võivad soodustada selle hävimist, saab neid viiruseid uuringus kasutada uute resistentsete infektsioonide vastu võitlemise strateegiate väljatöötamiseks.

Mis on faagiteraapia

Faagiteraapia, mida nimetatakse ka faagiteraapiaks, on ravitüüp, mis kasutab bakteriofaage bakteriaalsete infektsioonide vastu võitlemiseks, eriti multiresistentsete mikroorganismide põhjustatud infektsioonide vastu. Seda tüüpi ravi on ohutu, kuna bakteriofaagidel on aktiivsus ainult patogeensete bakterite vastu, säilitades inimese normaalse mikrobioota.

Kuigi seda tüüpi ravi on kirjeldatud juba aastaid, on see kirjanduses esiletõstetud alles nüüd tänu antibiootikumidega tavapärasele ravile reageerimata bakterite arvu suurenemisele.

Vaatamata soodsale tehnikale on faagiteraapial siiski mõned piirangud. Iga bakteriofaagide tüüp on spetsiifiline konkreetsele bakterile, mistõttu neid faage ei saanud kasutada eraldi mikroorganismide põhjustatud nakkuste vastu võitlemiseks, kuid sel juhul võiks "faagi kokteili" valmistada vastavalt nakkuse põhjustajaks tunnistatud mikroorganismidele . Lisaks võivad bakteriofaagid peamiselt lüsogeense tsükli tõttu soodustada resistentsusgeenide ülekandumist bakterile, muutes ravi ebaefektiivseks.