7 Γεγονότα για τους βακτηριοφάγους

Βακτηριοφάγοι είναι "τρώγοντες βακτήρια" στο ότι είναι ιούς που μολύνουν και καταστρέφουν βακτήρια. Μερικές φορές ονομάζονται φάγοι, αυτοί οι μικροσκοπικοί οργανισμοί είναι πανταχού παρόντες. Εκτός από τα μολυσματικά βακτήρια, οι βακτηριοφάγοι μολύνουν και άλλες μικροσκοπικές προκαρυωτικά γνωστός ως αρχαία. Αυτή η μόλυνση είναι συγκεκριμένη για ένα συγκεκριμένο είδος βακτηρίων ή αρχαίων. Ένας φάγος που μολύνει ΜΙ. coli για παράδειγμα, δεν θα μολύνει τα βακτήρια του άνθρακα. Επειδή οι βακτηριοφάγοι δεν μολύνουν ανθρώπινα κύτταρα, έχουν χρησιμοποιηθεί σε ιατρικές θεραπείες για θεραπεία βακτηριακές ασθένειες.

Δεδομένου ότι οι βακτηριοφάγοι είναι ιοί, αποτελούνται από α νουκλεϊκό οξύ (DNA ή RNA) που περικλείεται μέσα σε ένα κέλυφος πρωτεΐνης ή capsid. Ένας βακτηριοφάγος μπορεί επίσης να έχει μια πρωτεϊνική ουρά προσαρτημένη στο καψίδιο με ουρές ίνες που εκτείνονται από την ουρά. Οι ίνες ουράς βοηθούν τον φάγιο να προσκολλάται στον ξενιστή του και η ουρά βοηθά στην έγχυση του ιού

1. ιϊκά γονίδια σε κεφαλή καψιδίου χωρίς ουρά
2. ιϊκά γονίδια σε κεφαλή καψιδίου με ουρά
3. ένα καψίδιο νηματοειδούς ή ράβδου με κυκλικό μονόκλωνο DNA.

Πώς οι ιοί προσαρμόζουν το ογκώδες γενετικό τους υλικό στα καψίδια τους; RNA βακτηριοφάγους, ιοί φυτών και ζωικούς ιούς έχουν ένα μηχανισμό αυτόματης αναδίπλωσης που επιτρέπει στο ιικό γονιδίωμα να χωρέσει μέσα στο δοχείο καψιδίου. Φαίνεται ότι μόνο το γονιδίωμα του ιικού RNA έχει αυτόν τον αυτό-πτυσσόμενο μηχανισμό. Οι ιοί DNA προσαρμόζονται στο γονιδίωμα τους στο καψίδιο με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων γνωστών ως ένζυμα συσκευασίας.

Τα βακτηριοφάγα είναι ικανά να αναπαραχθούν είτε με λυσογόνους είτε με λυτικούς κύκλους ζωής. Ο λυσογόνος κύκλος είναι επίσης γνωστός ως ο εύκρατος κύκλος επειδή ο ξενιστής δεν θανατωθεί. Ο ιός εγχέει τα γονίδια του στο βακτήριο και τα ιικά γονίδια εισάγονται στα βακτηρίδια χρωμόσωμα. Στο λυτικού κύκλου βακτηριοφάγου, ο ιός αντιγράφεται στο εσωτερικό του ξενιστή. Ο ξενιστής σκοτώνεται όταν οι πρόσφατα αναδιπλασιασμένοι ιοί σπάσουν ανοιχτά ή λύσουν το κύτταρο ξενιστή και απελευθερώνονται.

Οι βακτηριοφάγοι βοηθούν στη μεταφορά γονιδίων μεταξύ των βακτηριδίων μέσω του γενετικό ανασυνδυασμό. Αυτός ο τύπος γονιδιακής μεταφοράς είναι γνωστός ως μεταγωγή. Η μεταγωγή μπορεί να επιτευχθεί μέσω είτε του λυτικού είτε του λυσογόνου κύκλου. Στον λυτικό κύκλο, για παράδειγμα, ο φάγος εγχέει το DNA του σε ένα βακτήριο και τα ένζυμα διαχωρίζουν το βακτηριακό ϋΝΑ σε κομμάτια. Τα γονίδια φάγου κατευθύνουν το βακτήριο για να παράγουν περισσότερα ιικά γονίδια και ιικά συστατικά (καψίδια, ουρά κλπ.). Ως νέο ιούς αρχίζουν να συναρμολογούνται, το βακτηριακό ϋΝΑ μπορεί ακούσια να περιβληθεί μέσα σε ένα ιικό καψίδιο. Σε αυτή την περίπτωση, ο φάγος έχει βακτηριακό DNA αντί για ιικό ϋΝΑ. Όταν αυτός ο φάγος μολύνει ένα άλλο βακτήριο, εγχέει το DNA από το προηγούμενο βακτήριο στο κύτταρο ξενιστή. Στη συνέχεια, το βακτηριακό ϋΝΑ δότη μπορεί να εισαχθεί στο γονιδίωμα του πρόσφατα μολυσμένου βακτηρίου με ανασυνδυασμό. Ως αποτέλεσμα, τα γονίδια από ένα βακτήριο μεταφέρονται σε ένα άλλο.

Οι βακτηριοφάγοι παίζουν ρόλο στην ανθρώπινη ασθένεια μετατρέποντας κάποια αβλαβή βακτήρια σε παράγοντες ασθένειας. Ορισμένα είδη βακτηριδίων περιλαμβάνουν ΜΙ. coli, Streptococcus pyogenes (προκαλεί νόσο που τρώει τη σάρκα), Vibrio cholerae (προκαλεί χολέρα), και Shigella (προκαλεί δυσεντερία) γίνονται επιβλαβείς όταν γονίδια που παράγουν τοξικές ουσίες μεταφέρονται σε αυτά μέσω βακτηριοφάγων. Αυτά τα βακτήρια είναι στη συνέχεια σε θέση να μολύνουν τους ανθρώπους και να προκαλέσουν τροφική δηλητηρίαση και άλλες θανατηφόρες ασθένειες.

Οι επιστήμονες έχουν απομονώσει βακτηριοφάγους που καταστρέφουν το superbug Clostridium difficile (C. diff). ΝΤΟ. diff επηρεάζει συνήθως το πεπτικό σύστημα προκαλώντας διάρροια και κολίτιδα. Η θεραπεία αυτού του τύπου μόλυνσης με βακτηριοφάγους παρέχει έναν τρόπο διατήρησης των βακτηρίων του εντέρου, καταστρέφοντας μόνο τα ΝΤΟ. diff τα μικρόβια. Οι βακτηριοφάγοι θεωρούνται ως καλή εναλλακτική λύση έναντι του αντιβιοτικά. Λόγω της υπερβολικής χρήσης αντιβιοτικών, τα ανθεκτικά στελέχη των βακτηρίων γίνονται όλο και πιο συνηθισμένα. Οι βακτηριοφάγοι χρησιμοποιούνται επίσης για να καταστρέψουν άλλα superbugs συμπεριλαμβανομένων των ανθεκτικών σε φάρμακα ΜΙ. coli και MRSA.

Τα βακτηριοφάγα είναι ο πιο άφθονος ιός στον ωκεανό. Φάγοι γνωστοί ως Pelagiphages μολύνουν και καταστρέφουν τα βακτήρια SAR11. Αυτά τα βακτήρια μετατρέπουν τα διαλελυμένα μόρια άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα και επηρεάζουν την ποσότητα του διαθέσιμου ατμοσφαιρικού άνθρακα. Οι Pelagiphages διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον κύκλο του άνθρακα καταστρέφοντας τα βακτήρια SAR11, τα οποία πολλαπλασιάζονται με υψηλό ρυθμό και είναι πολύ καλά προσαρμοσμένα για την αποφυγή μόλυνσης. Οι Pelagiphages διατηρούν τους αριθμούς των βακτηρίων SAR11 υπό έλεγχο, διασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχει υπερβολική ποσότητα παγκόσμιας παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα.

_Πηγές:

• _{Encyclopædia Britannica Online, s. v. "βακτηριοφάγος", που προσεγγίστηκε στις 07 Οκτωβρίου 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.}
• _{Νορβηγική Σχολή Κτηνιατρικής Επιστήμης. "Οι ιοί μπορούν να μετατραπούν σε αβλαβείς Ε. Coli επικίνδυνη. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22 Απριλίου 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.}
• _{Πανεπιστήμιο του Leicester. "Οι μαγικές σφαίρες των ιών που καταναλώνουν βακτήρια στον πόλεμο για τα superbugs". " ScienceDaily. ScienceDaily, 16 Οκτωβρίου 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.}
• _{Πανεπιστήμιο του Όρεγκον. "Ένας πόλεμος χωρίς τέλος, με τον κύκλο άνθρακα της Γης να κρατιέται στην ισορροπία". ScienceDaily. ScienceDaily, 13 Φεβρουαρίου 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.}