Προφητείες

Οπως και Προφητεία Το DNA φάγου των εύκρατων βακτηριοφάγων καλείται όταν υπάρχει στο βακτηριακό κύτταρο ξενιστή. Οι βακτηριοφάγοι ανακαλύφθηκαν από τον Félix Hubert d'Hérelle το 1917. Είναι ιοί που έχουν προσαρμοστεί σε συγκεκριμένα βακτήρια. Στην περαιτέρω πορεία της έρευνας, έγινε διάκριση μεταξύ λυτικού φάγου με υψηλή μολυσματικότητα και εύκρατου φάγου με σιωπηλή προφύλαξη και λυσογονικού κύκλου.

Τι είναι οι προφητείες;

Η προφύλαξη από εύκρατο βακτηριοφάγο μπορεί να υπάρχει ως πλασμίδιο στο κύτταρο ξενιστή ή να ενσωματώνεται στο βακτηριακό DNA. Γι 'αυτό, ο εύκρατος φάγος πρέπει να υιοθετήσει τον λυσογονικό κύκλο όταν εγχύεται το DNA φάγου. Γίνεται διάκριση μεταξύ του λυτικού κύκλου και του λυσογονικού κύκλου. Ενώ ο λυτικός κύκλος προκαλεί ταχεία αντιγραφή και επακόλουθη λύση του κυττάρου ξενιστή μετά την ένεση του γενετικού υλικού, γονίδια καταστολέα του φάγου εγχέονται στο κύτταρο ξενιστή στον λυσογονικό κύκλο προκειμένου να καταστείλουν τον λυτικό κύκλο, δηλαδή την ταχεία διάλυση του κυττάρου.

Ο εύκρατος φάγος μπορεί να εναλλάσσεται μεταξύ λυτικού και λυσογονικού κύκλου ανάλογα με τις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Ο λυτικός κύκλος αναφέρεται στον συμβατικό τρόπο λειτουργίας των γονιδίων φάγου εντός του κυττάρου ξενιστή. Μετά την ένεση του ιικού DNA, πραγματοποιείται ταχεία αναπαραγωγή εντός του κυττάρου ξενιστή. Αφού το καψίδιο και οι πρωτεΐνες των ινών της ουράς αναδιπλασιαστούν επιπλέον του ιού DNA και πολλά νέα ιικά σωματίδια έχουν συναρμολογηθεί από τα μεμονωμένα μέρη, το κυτταρικό τοίχωμα του κυττάρου ξενιστή διασπάται με λυσοζύμη. Όταν το κυτταρικό τοίχωμα διαλύεται, οι νέοι φάγοι απελευθερώνονται και το DNA τους μπορεί τώρα να εγχυθεί σε άλλα βακτηριακά κύτταρα. Αυτή η διαδικασία ολοκληρώνεται σε περίπου μία ώρα.

Λόγω του μεγάλου αριθμού νέων ιογενών σωματιδίων, αυτή η προσέγγιση αναφέρεται ως «μολυσματική μορφή». Δεδομένου ότι το κυτταρικό τοίχωμα του ξενιστή καταστρέφεται μέσω λυσοζύμης, χρησιμοποιείται ο όρος «λυτικός κύκλος». Στην περίπτωση του εύκρατου φάγου, η ταχεία αντιγραφή και η επακόλουθη λύση του κυττάρου ξενιστή δεν πρέπει απαραίτητα να τεθούν σε ισχύ. Ανάλογα με τους υπάρχοντες περιβαλλοντικούς παράγοντες, ο εύκρατος φάγος μπορεί να εναλλάσσεται μεταξύ λυτικού και λυσογονικού κύκλου. Ο λυτικός κύκλος μπορεί να κατασταλεί με έγχυση γονιδίων καταστολέα και ο λυσογονικός κύκλος μπορεί να ξεκινήσει επ 'αόριστον.

Στον λυσογονικό κύκλο, το γενετικό υλικό φάγου εισάγεται στο γενετικό υλικό του μικροβίου και μπορεί να επιβιώσει εδώ για αόριστο χρονικό διάστημα. Το ενέσιμο γενετικό υλικό αναφέρεται ως "ακίνητο" και ορίζεται ως "προφητεία". Η προφητεία μπορεί να βρίσκεται ως πλασμίδιο στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου ξενιστή ή να ενσωματώνεται στο γενετικό υλικό του βακτηρίου.

Η ενσωμάτωση του ιικού γενετικού υλικού απαιτεί υψηλό βαθμό εξειδίκευσης. Το γονιδίωμα των εύκρατων φάγων μπορεί να προσκολληθεί μόνο σε ορισμένες θέσεις στο βακτηριακό DNA. Αντίθετα, το γενετικό υλικό μεμονωμένων στενών στεγών φάγων μπορεί πάντα να αναγνωριστεί στις ίδιες θέσεις στο βακτηριακό γονιδίωμα.

Η επιτυχής προσαρμογή καθιστά προφητικούς τους αποδέκτες της βακτηριακής κυτταρικής διαίρεσης. Όταν το κύτταρο ξενιστής διαιρεί τη μίτωση, μεταδίδεται το ιικό γενετικό υλικό. Περαιτέρω μετάδοση σε άλλα βακτήρια μπορεί να συμβεί μέσω σύζευξης. Οι προφητείες μπορούν επομένως να εξαπλωθούν μέσω διαφορετικών οδών μετάδοσης σε ολόκληρα βακτηριακά στελέχη. Λόγω περιβαλλοντικών επιδράσεων όπως το υπεριώδες φως ή ορισμένες χημικές ουσίες, η προφύλαξη μπορεί να επιστρέψει στον λυτικό κύκλο και να αγωνιστεί για επιθετική αναπαραγωγή.

Η προφητεία χρησιμοποιεί επίσης τις διαδικασίες μεταγραφής του κυττάρου ξενιστή: τα γονίδια καταστολέα που εγχύθηκαν του φάγου αναγνωρίζονται ως βλάβη του DNA από ορισμένα ένζυμα του βακτηρίου και διασπώνται. Η υποβάθμιση των γονιδίων καταστολής είναι αυτοκαταστροφική εντός του κυττάρου ξενιστή. Ο λυτικός κύκλος δεν μπορεί πλέον να κατασταλεί και η προφύλαξη αλλάζει από τη λυσογονική κατάσταση σε επιθετική αντιγραφή, η οποία τελειώνει με την επακόλουθη διάλυση του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος.

Εμφάνιση, διανομή και ιδιότητες

Οι φάγοι είναι εξαιρετικά εξειδικευμένοι ιοί που έχουν προσαρμοστεί σε μεμονωμένα στελέχη βακτηρίων. Επομένως, δεν μπορούν όλοι οι βακτηριοφάγοι να έχουν πρόσβαση σε κάθε βακτήριο. Ο πολλαπλασιασμός χωρίς το συγκεκριμένο κύτταρο ξενιστή δεν είναι δυνατός για τον βακτηριοφάγο. Το υψηλό επίπεδο εξειδίκευσης σημαίνει ότι οι βακτηριοφάγοι μπορούν να βρεθούν στο ίδιο έδαφος με τα κύτταρα ξενιστές τους.

Το ίδιο ισχύει για ακόμη μεγαλύτερο βαθμό για προφητείες. Επειδή οι προφητείες δεν είναι συμβατικοί ιοί και εμφανίζονται μόνο ως ιικό γενετικό υλικό εντός του οργανισμού ξενιστή, δεν μπορούν να βρεθούν έξω από τα καθορισμένα κύτταρα λόγω του μόνο ορισμού.

Επιπλέον, πρέπει να αναφερθεί ότι οι βακτηριοφάγοι μόνο στο θαλασσινό νερό έχουν έναν αριθμό (10 έως τη δύναμη των 30) και επομένως περισσότεροι φάγοι από ό, τι τα ζωντανά όντα είναι παρόντα σε ολόκληρο τον πλανήτη. Αντίθετα, υπάρχει ένας πολύ μικρός αριθμός δεκαεννέα επίσημα ερευνημένων βακτηριοφάγων, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ακριβή δήλωση σχετικά με την εμφάνιση.

Σημασία & λειτουργία

Η θεραπεία με φάγο αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1920 και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται με επιτυχία στην Ανατολική Ευρώπη για την καταπολέμηση διαφόρων μολυσματικών ασθενειών. Τα πλεονεκτήματα της θεραπείας με φάγο είναι προφανή: οι βακτηριοφάγοι βλάπτουν μόνο μεμονωμένα στελέχη βακτηρίων, ενώ τα αντιβιοτικά έχουν γενικά επιβλαβείς επιπτώσεις στα βακτήρια στο σώμα.

Η ανακάλυψη της πενικιλίνης στη δεκαετία του 1940 οδήγησε στη μαζική χρήση αντιβιοτικών στη Δύση και, ως αποτέλεσμα, στο τέλος της έρευνας φάγου. Η επακόλουθη συσσώρευση πολλών αντιβιοτικών αντιστάσεων προκάλεσε αυξημένο ενδιαφέρον για βακτηριοφάγους τη δεκαετία του 1990.

Η θεραπεία με φάγο επικεντρώνεται σε βακτηριοφάγους με επιθετική μολυσματικότητα και αποκλειστικά λυτικό κύκλο, ενώ οι εύκρατοι βακτηριοφάγοι και οι προφητείες έχουν παίξει μέχρι τώρα μόνο δευτερεύοντα ρόλο.

Ασθένειες και παθήσεις

Μερικά παθογόνα μπορούν να ενισχύσουν τη μολυσματικότητα τους μόνο μέσω συμβίωσης με προφητείες. Το Clostridium botulinum μπορεί να παράγει τη φοβερή τοξίνη αλλαντίασης μόνο με τη βοήθεια του ολοκληρωμένου DNA φάγου. Το Streptococcus pyogenes μπορεί να προκαλέσει μόνο οστρακιά σε συνδυασμό με το προφητικό DNA.

Το Vibrio cholerae παράγει χολέρα μόνο μέσω ειδικών προφητειών. Αυτό δείχνει επίσης τη σημασία των φάγων για την ανθρώπινη ιατρική. Ολόκληρα τα βακτηριακά στελέχη θα μπορούσαν να χάσουν το παθογόνο δυναμικό τους εάν οι υπεύθυνοι προφητείες θα μπορούσαν να απενεργοποιηθούν συγκεκριμένα.