bacteriophages ovat "bakteerien syöjiä" siinä mielessä, että he ovat virukset jotka tartuttavat ja tuhoavat bakteerit. Nämä mikroskooppiset organismit, joita kutsutaan joskus faagiksi, ovat luonteeltaan kaikkialla läsnä olevia. Bakteerien tartuttamisen lisäksi bakteriofaagit tartuttavat myös muita mikroskooppisia prokaryooteissa tunnetaan archaea. Tämä infektio on spesifinen tietylle bakteerilajille tai archaealle. Faagi, joka tartuttaa E. coli esimerkiksi ei saastuta pernaruttoaineita. Koska bakteriofaagit eivät saastuta ihmisen solut, niitä on käytetty lääketieteellisissä terapioissa hoitoon bakteeritaudit.
Bakteriofageilla on kolme päärakennetyyppiä.
Koska bakteriofaagit ovat viruksia, ne koostuvat a nukleiinihappo (DNA- tai RNA), joka on suljettu proteiinikuoreen tai kapsidi. Bakteriofagissa voi myös olla proteiinihäntä kiinnitettynä kapsiidiin häntäkuiduilla, jotka ulottuvat hännästä. Häntäkuidut auttavat faagia kiinnittymään isäntään ja häntä auttaa pistämään virusta geenit isäntään. Bakteriofagi voi esiintyä seuraavasti:
- virusgeenit kapsiidipäässä, jossa ei ole häntä
- virusgeenit kapsiidipäässä hännän kanssa
- rihmamainen tai sauvamainen kapsidi, jossa on pyöreä yksijuosteinen DNA.
Bakteriofagit pakkaavat genominsa
Kuinka virukset sopivat tilavaan geneettiseen materiaaliinsa kapsiideihin? RNA: n bakteriofaagit, kasvirukset ja eläinvirukset niillä on itsestään taittuva mekanismi, jonka avulla virusgenomi mahtuu kapsiinisäiliöön. Näyttää siltä, että vain virus-RNA-genomissa on tämä itsestään taittuva mekanismi. DNA-virukset sopivat genomiinsa kapsiidiin erityisten entsyymien avulla, joita kutsutaan pakkausentsyymeiksi.
Bakteriofageilla on kaksi elinkaarta
Bakteriofaagit kykenevät lisääntymään joko lysogeenisellä tai lyyttisellä elinkaarella. Lysogeeninen sykli tunnetaan myös nimellä lauhkean jakson, koska isäntä ei tapeta. Virus injektoi geeninsä bakteereihin ja virusgeenit insertoidaan bakteeriin kromosomi. vuonna bakteriofagi lyyttinen sykli, virus replikoituu isännässä. Isäntä tapetaan, kun vasta replikoidut virukset avautuvat tai pilkkovat isäntäsolua ja vapautuvat.
Bakteriofaagit siirtävät geenejä bakteerien välillä
Bakteriofagit auttavat siirtämään geenejä bakteerien välillä geneettinen rekombinaatio. Tämän tyyppinen geeninsiirto tunnetaan transduktiona. Transduktio voidaan suorittaa joko lyyttisen tai lysogeenisen syklin avulla. Esimerkiksi lyyttisessä syklissä faagi injektoi DNA: nsa bakteereihin ja entsyymit erottavat bakteeri-DNA: n paloiksi. Faagigeenit ohjaavat bakteeria tuottamaan enemmän virusgeenejä ja viruskomponentteja (kapsiideja, häntä jne.). Koska uusi virukset alkaa kokoontua, bakteeri-DNA voi tahattomasti sulkeutua viruskapsidiin. Tässä tapauksessa faagilla on bakteeri-DNA virus virus-DNA: n sijasta. Kun tämä faagi tartuttaa toisen bakteerin, se injektoi edellisen bakteerin DNA: n isäntäsoluun. Luovuttajabakteerin DNA voidaan sitten insertoida vasta-tartunnan saaneen bakteerin genomiin rekombinaation avulla. Seurauksena geenit yhdestä bakteerista siirtyvät toiseen.
Bakteriofaagit voivat tehdä bakteereista haitallisia ihmisille
Bakteriofaagit osallistuvat ihmisen sairauteen muuttamalla joitain vaarattomia bakteereja taudinaiheuttajiksi. Jotkut bakteerilajit mukaan lukien E. coli, Streptococcus pyogenes (aiheuttaa lihaa syövän sairauden), Vibrio kolera (aiheuttaa koleraa) ja Shigella (aiheuttaa düsenteriaa) tulee haitallisiksi, kun myrkyllisiä aineita tuottavat geenit siirtyvät niihin bakteriofaagien kautta. Nämä bakteerit kykenevät sitten tartuttamaan ihmisiä ja aiheuttamaan ruoka myrkytys ja muut tappavat sairaudet.
Bakteriofageja käytetään kohdistamaan superbugit
Tutkijat ovat eristäneet bakteriofaagit, jotka tuhoavat superbugin Clostridium difficile (C. JM). C. JM tyypillisesti vaikuttaa ruoansulatuskanavaan aiheuttaen ripulia ja paksusuolentulehdusta. Tämän tyyppisen infektion hoitaminen bakteriofageilla tarjoaa tavan säilyttää hyvät suoliston bakteerit tuhoamalla vain C. JM bakteereita. Bakteriofagit nähdään hyväksi vaihtoehtona antibiootit. Antibioottien liiallisen käytön takia resistentit bakteerikannot ovat yleistymässä. Bakteriofageja käytetään myös muiden superbugien tuhoamiseen, mukaan lukien lääkeresistentit E. coli ja MRSA.
Bakteriofageilla on merkittävä rooli maailman hiilisyklissä
Bakteriofaagit ovat yleisin virus meressä. Pelagifageiksi kutsutut faagit tartuttavat ja tuhoavat SAR11-bakteerit. Nämä bakteerit muuntavat liuenneet hiilimolekyylit hiilidioksidiksi ja vaikuttavat käytettävissä olevan ilmakehän hiilen määrään. Pelagifageilla on tärkeä rooli hiilisyklissä tuhoamalla SAR11-bakteereja, jotka lisääntyvät nopeasti ja ovat erittäin hyviä mukautumaan tartunnan välttämiseksi. Pelagifaagit pitävät SAR11-bakteerimäärät kurissa, varmistaen, että maailman hiilidioksidituotannossa ei ole ylimääräistä määrää.
Lähteet:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. "bakteriofagi", luettu 7. lokakuuta 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norjalainen eläinlääketieteellinen korkeakoulu. "Virukset voivat muuttaa vaarattomaksi E. Coli Dangerous. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22. huhtikuuta 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Leicesterin yliopisto. "Bakteerien syövien virusten taikulaskut superbugien sodassa". ScienceDaily. ScienceDaily, 16. lokakuuta 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregonin osavaltion yliopisto. "Sota ilman loppua, maan maapallon hiilisyklin ollessa tasapainossa." ScienceDaily. ScienceDaily, 13. helmikuuta 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.