Czym są bakteriofagi, cechy i jak przebiegają cykle lityczne i lizogeniczne

Bakteriofagi, znane również jako fagi, to grupa wirusów zdolnych do infekowania i namnażania się w komórkach bakteryjnych, które po opuszczeniu promują ich niszczenie, dlatego jest powodem badań, aby opracować nowe strategie walki z infekcjami wielooporny.

Bakteriofagi są obecne w kilku środowiskach i można je izolować z wody, gleby, produktów spożywczych, a nawet innych mikroorganizmów. Chociaż może być również obecny w ciele, głównie w skórze, w jamie ustnej, w płucach oraz w układach moczowym i żołądkowo-jelitowym, bakteriofagi nie powodują chorób ani zmian w organizmie człowieka, ponieważ preferują komórki prokariotyczne, czyli mniej komórek ewoluowały, takie jak bakterie.

Ponadto są w stanie stymulować odpowiedź immunologiczną organizmu, dzięki czemu nie mogą oddziaływać na mikroorganizmy odpowiedzialne za prawidłowe funkcjonowanie organizmu, tak zwany mikrobiom lub mikrobioma, oprócz tego, że mają wysoką swoistość w stosunku do gospodarza, czyli patogennego mikroorganizmu. . Zatem bakterie, które są częścią mikrobiomu, nie są niszczone z powodu pozytywnego związku ustalonego między bakteriofagami a układem odpornościowym..

Charakterystyka bakteriofaga

Bakteriofagi to wirusy, które można znaleźć w kilku środowiskach, w tym w ludzkim ciele, jednak nie powodują zmian ani chorób, ponieważ nie są specyficzne dla komórek prokariotycznych, które są komórkami tworzącymi ciało. Inne cechy bakteriofaga to:

• Są one utworzone przez kapsyd, który jest strukturą utworzoną przez białka, które mają funkcję ochrony materiału genetycznego bakteriofaga;
• Mogą mieć różne typy materiału genetycznego, takie jak dwuniciowy DNA, jednoniciowy DNA lub RNA;
• Oprócz możliwości różnicowania pod względem składu genetycznego bakteriofagi można również różnicować strukturą kapsydu;
• Nie są w stanie rozmnażać się poza gospodarzem, to znaczy muszą mieć kontakt z komórką bakteryjną, aby nastąpiła replikacja, i z tego powodu mogą być również znani jako „pasożyty bakteryjne”;
• Mają wysoką specyficzność wobec gospodarza, którym są komórki bakteryjne.

Klasyfikacja bakteriofagów jest wciąż badana, jednak niektóre właściwości mogą być przydatne do różnicowania i klasyfikacji bakteriofagów, takie jak rodzaj materiału genetycznego, morfologia, cechy genomowe i cechy fizyko-chemiczne.

Jak przebiega cykl lityczny i lizogeniczny

Cykle lityczne i lizogeniczne dotyczą zachowania bakteriofagów w kontakcie z komórką bakteryjną. Cykl lityczny to taki, w którym po wstrzyknięciu materiału genetycznego bakteriofaga do komórki bakteryjnej następuje replikacja i tworzenie nowych bakteriofagów, które po ich opuszczeniu niszczą komórkę bakteryjną. Z drugiej strony w cyklu lizogenicznym materiał genetyczny bakteriofaga jest włączony do materiału bakterii, jednak proces ten może reprezentować jedynie wyciszenie genów wirulencji, oprócz tego, że jest procesem odwracalnym.

Bakteriofagi mogą mieć tylko jeden lub oba cykle. Ogólnie cykl lityczny przebiega następująco:

1. Adsorpcja: bakteriofag przykleja się do błony podatnej komórki bakteryjnej przez receptory błonowe;
2. Wejście lub penetracja: materiał genetyczny bakteriofaga dostaje się do komórki bakteryjnej;
3. Replikacja: ten materiał genetyczny koordynuje syntezę białek i innych cząsteczek DNA, jeśli jest to bakteriofag DNA;
4. Montaż: powstają nowe bakteriofagi, a replikowane DNA jest pakowane za pomocą zsyntetyzowanych białek, dając początek kapsydowi;
5. Lise: utworzony bakteriofag opuszcza komórkę bakteryjną, sprzyjając jej zniszczeniu.

Z drugiej strony cykl lizogeniczny przebiega następująco:

1. Adsorpcja: bakteriofag adsorbuje się na błonie bakteryjnej;
2. Wejście: materiał genetyczny bakteriofaga dostaje się do komórki bakteryjnej;
3. Integracja: następuje integracja materiału genetycznego bakteriofaga z materiałem bakteryjnym, który staje się znany jako profago;
4. Division: zrekombinowany materiał, profago, dzieli się zgodnie z podziałem bakteryjnym.

Profagus nie jest aktywny, to znaczy jego geny nie są wyrażane, a zatem nie powodują negatywnych zmian w bakteriach i jest to proces w pełni odwracalny.

Co to jest terapia fagowa

Terapia fagowa, znana również jako terapia fagowa, jest rodzajem leczenia wykorzystującego bakteriofagi do zwalczania infekcji bakteryjnych, szczególnie tych wywołanych przez mikroorganizmy oporne na wiele czynników. Ten rodzaj leczenia jest bezpieczny, ponieważ bakteriofagi działają tylko na bakterie chorobotwórcze, zachowując normalną mikrobiomę człowieka.

Chociaż ten rodzaj terapii jest opisywany od lat, dopiero teraz zyskuje na znaczeniu w literaturze ze względu na wzrost liczby bakterii, które nie reagują na konwencjonalne leczenie antybiotykami.

Jednak pomimo tego, że jest to technika korzystna, terapia fagowa ma pewne ograniczenia. Każdy rodzaj bakteriofaga jest specyficzny dla konkretnej bakterii, więc fagów tych nie można było stosować w izolacji do zwalczania infekcji spowodowanych przez różne mikroorganizmy, ale w tym przypadku „koktajl fagowy” można sformułować zgodnie z mikroorganizmami określonymi jako odpowiedzialne za infekcję. Ponadto, głównie z powodu cyklu lizogennego, bakteriofagi mogą promować przenoszenie genów oporności na bakterie, co czyni leczenie nieskutecznym.