Co je to lysogenní cyklus?

2032
Robert Johnston

The lysogenní cyklus, Také se nazývá lysogeny, jedná se o fázi reprodukčního procesu některých virů, zejména těch, které infikují bakterie. V tomto cyklu virus vloží svou nukleovou kyselinu do genomu hostitelské bakterie..

Tento cyklus tvoří spolu s lytickým cyklem dva hlavní replikační mechanismy virů. Když bakteriofág během lysogenního cyklu vloží svou DNA do bakteriálního genomu, stane se z něj profág.

Zlir'a. Španělská verze Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], prostřednictvím Wikimedia Commons

Bakterie infikované tímto prorokem nadále žijí a množí se. Když dojde k bakteriální reprodukci, získá se také replika proroka. To má za následek, že každá dcera bakteriální buňky je také infikována prorokem..

Reprodukce infikovaných bakterií, a tedy i jejich hostitelského profága, může pokračovat několik generací, aniž by došlo k projevu viru..

Někdy se spontánně nebo za podmínek environmentálního stresu DNA viru oddělí od bakteriální. Když dojde k oddělení bakteriálního genomu, virus zahájí lytický cyklus.

Toto reprodukční stádium viru způsobí prasknutí bakteriální buňky (lýzu), což umožní uvolnění nových kopií viru. Eukaryotické buňky jsou také náchylné k napadení lysogenními viry. Dosud však není známo, jak probíhá inzerce virové DNA do genomu eukaryotické buňky..

Bakteriofágový virus vstřikující svůj genom do bakterií. Převzato a upraveno od: Thomas Splettstoesser. (Přeložil do španělštiny Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], prostřednictvím Wikimedia Commons.

Rejstřík článků

  • 1 Bakteriofág
  • 2 Cyklus virové infekce
    • 2.1 Lytický cyklus
    • 2.2 Lysogenní cyklus
    • 2.3 Kontinuální vývojový cyklus
    • 2.4 Pseudolysogenní cyklus
  • 3 Lysogenní přeměna
  • 4 Fagoterapie
    • 4.1 Výhody fágové terapie
  • 5 Reference

Bakteriofág

Viry, které infikují pouze bakterie, se nazývají bakteriofágy. Jsou také známé jako fágy. Velikost tohoto typu viru je poměrně variabilní, s rozsahem velikostí, který může být mezi přibližně 20 a 200 nm..

Bakteriofágy jsou všudypřítomné a jsou schopné růst prakticky v jakémkoli prostředí, kde se nacházejí bakterie. Odhaduje se například, že o něco méně než tři čtvrtiny bakterií, které obývají moře, jsou infikovány fágy.

Cyklus virové infekce

Virová infekce začíná adsorpcí fágem. Fágová adsorpce probíhá ve dvou fázích. V prvním případě, známém jako reverzibilní, je interakce mezi virem a jeho potenciálním hostitelem slabá..

Jakákoli změna podmínek prostředí může způsobit ukončení této interakce. V nevratné interakci jsou naopak zapojeny specifické receptory, které zabraňují přerušení interakce..

DNA viru může vstoupit do vnitřku bakterie pouze tehdy, když dojde k nevratné interakci. Následně a v závislosti na typu fága mohou tyto provádět různé reprodukční cykly.

Kromě lytických a lysogenních cyklů, které již byly popsány, existují dva další reprodukční cykly, kontinuální vývojový cyklus a pseudolysogenní cyklus..

Lytický cyklus

Během této fáze dochází k rychlé replikaci viru v bakterii. Nakonec bakterie podstoupí lýzu buněčné stěny a nové viry budou uvolněny do životního prostředí..

Každý z těchto nově vydaných fágů může zaútočit na novou bakterii. Postupné opakování tohoto procesu umožňuje exponenciálnímu růstu infekce. Bakteriofágy, které se účastní lytického cyklu, se nazývají virulentní fágy.

Lysogenní cyklus

V tomto cyklu nedochází k lýze hostitelské buňky, jako tomu je v lytickém cyklu. Po fázích adsorpce a penetrace pokračuje fáze integrace fágové DNA do fáze bakteriální buňky, aby se stala profágem..

Fágová replikace proběhne současně s bakteriální reprodukcí. Prorok integrovaný do bakteriálního genomu bude zděděn dceřinými bakteriemi. Virus může pokračovat, aniž by se projevil po několik bakteriálních generací.

Tento proces je běžný, když je počet bakteriofágů vysoký ve srovnání s počtem bakterií. Viry, které provádějí lysogenní cyklus, nejsou virulentní a nazývají se mírné.

Nakonec mohou být profágy odděleny od bakteriálního genomu a transformovány na lytické fágy. Ty vstupují do litogenního cyklu, který vede k bakteriální lýze a infekci nových bakterií..

Lytický a lysogenní cyklus. Převzato a upraveno z: Suly12 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ ) nebo CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], z Wikimedia Commons

Kontinuální vývojový cyklus

Některé bakteriofágy provádějí četné replikace uvnitř bakterií. V tomto případě, na rozdíl od toho, co se děje během lysogenního cyklu, nezpůsobuje bakteriální lýzu..

Nově replikované viry se uvolňují z bakterií na konkrétních místech na buněčné membráně, aniž by docházelo k jejich rozpadu. Tento cyklus se nazývá kontinuální vývoj.

Pseudolysogenní cyklus

Někdy je dostupnost živin v médiu špatná pro normální růst a reprodukci bakterií. V těchto případech se předpokládá, že dostupná buněčná energie není dostatečná pro to, aby fágy produkovaly lysogenii nebo lýzu..

Z tohoto důvodu viry poté vstupují do pseudolysogenního cyklu. Tento cyklus je však stále málo známý.

Lysogenní přeměna

Nakonec, v důsledku interakce mezi profágem a bakterií, může první vyvolat výskyt změn ve fenotypu bakterie..

K tomu dochází hlavně tehdy, když hostitelské bakterie nejsou součástí normálního cyklu viru. Tento jev se nazývá lysogenní přeměna.

Změny vyvolané v bakterii DNA proroka zvyšují biologický úspěch hostitele. Zvyšuje se biologická kapacita a úspěšnost přežití bakterií.

Tento typ prospěšného vztahu pro oba účastníky lze klasifikovat jako typ symbiózy. Je však třeba si uvědomit, že viry nejsou považovány za živé bytosti.

Hlavní výhodou lysogenně transformovaných bakterií je jejich ochrana před napadením jinými bakteriofágy. Lysogenní přeměna může také zvýšit patogenitu bakterií v jejich hostitelích..

I nepatogenní bakterie se může stát patogenní lysogenní přeměnou. Tato změna v genomu je trvalá a dědičná.

Fagoterapie

Fágová terapie je terapie, která spočívá v aplikaci fágů jako kontrolního mechanismu k zabránění šíření patogenních bakterií. Tato metodika bakteriální kontroly byla poprvé použita v roce 1919.

Při této příležitosti byl použit k léčbě pacienta trpícího úplavicí, čímž se dosáhlo zcela příznivého výsledku. Fágová terapie byla úspěšně používána na počátku minulého století.

S objevem penicilinu a dalších antibiotických látek byla fágová terapie v západní Evropě a na americkém kontinentu prakticky opuštěna..

Bezohledné používání antibiotik umožnilo výskyt bakteriálních kmenů více odolných vůči antibiotikům. Tyto bakterie jsou stále častější a odolnější.

Z tohoto důvodu existuje v západním světě nový zájem o vývoj fágové terapie pro kontrolu kontaminace a bakteriálních infekcí..

Výhody fágové terapie

1) K růstu fágů dochází exponenciálně, zvyšuje se jejich působení v čase, antibiotika naopak ztrácejí účinek v průběhu času v důsledku metabolické destrukce molekuly.

2) Fágy mají schopnost podstoupit mutace, což jim umožňuje bojovat s odolností, kterou by bakterie mohly vyvinout na jejich útok. Na druhou stranu mají antibiotika vždy stejnou aktivní látku, takže když si bakterie vytvoří rezistenci vůči těmto účinným látkám, jsou antibiotika k ničemu

3) Fágová terapie nemá vedlejší účinky, které mohou být pro pacienty škodlivé.

4) Vývoj nového fágového kmene je mnohem rychlejší a levnější postup než objev a vývoj nového antibiotika.

5) Antibiotika ovlivňují nejen patogenní bakterie, ale také další potenciálně prospěšné. Na druhou stranu mohou být fágy druhově specifické, a proto může být léčba proti bakteriím odpovědným za infekci omezena, aniž by to ovlivnilo jiné mikroorganismy..

6) Antibiotika nezabíjejí všechny bakterie, proto přežívající bakterie mohou přenášet genetickou informaci, která propůjčuje rezistenci na antibiotikum jejich potomkům, a vytváří tak rezistentní kmeny. Lysogenetické bakteriofágy zabíjejí bakterie, které infikují, což snižuje možnost vývoje rezistentních bakteriálních kmenů.

Reference

  1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Význam profágů pro evoluci a virulenci bakteriálních patogenů. Virulence.
  2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, S.T. Abedon (2010). Fágová terapie v klinické praxi: Léčba lidských infekcí. Současná farmaceutická biotechnologie.
  3. Lysogenní cyklus. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org.
  4. R. Miller, M. Day (2008). Příspěvek lysogeny, pseudolysogeny a hladovění k fágové ekologii. In: Stephen T Abedon (eds) Ekologie bakteriofágů: populační růst, vývoj a dopad bakteriálních virů. University Press, Cambridge.
  5. C. Prada-Peñaranda, A.V. Holguín-Moreno, A.F. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Fágová terapie, alternativa pro kontrolu bakteriálních infekcí. Vyhlídky v Kolumbii. Universitas Scientiarum.
  6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fágová terapie: fakta a fikce. International Journal of Medical Microbiology.

Zatím žádné komentáře