Jaký je lysogenní cyklus?

Lysogenní cyklus, také nazývaný lysogenie, je stadiem procesu reprodukce některých virů, zejména těch, které infikují bakterie. V tomto cyklu virus vloží svou nukleovou kyselinu do genomu hostitelské bakterie.

Tento cyklus spolu s lithickým cyklem tvoří dva hlavní mechanismy replikace viru. Když bakteriofág během lysogenního cyklu vloží svou DNA do bakteriálního genomu, stane se profánním.

Bakterie infikovaná tímto profánem stále žije a reprodukuje se. Když dojde k rozmnožování bakterií, získá se také replika prophage. Výsledkem je, že každá bakteriální dceřiná buňka je také infikována profanem.

Reprodukce infikovaných bakterií, a tedy i jejich hostitelského proroctví, může pokračovat po několik generací bez projevu viru..

Někdy, spontánně, nebo v podmínkách environmentálního stresu, DNA viru se oddělí od baktérie. Když dojde k separaci bakteriálního genomu, virus iniciuje lytický cyklus.

Tato reprodukční fáze viru způsobí prasknutí bakteriální buňky (lýza), která umožní uvolnění nových kopií viru. Eukaryotické buňky jsou také citlivé na napadení lysogenními viry. Dosud však není známo, jak dochází k vložení virové DNA do genomu eukaryotické buňky.

Index

• 1 Bakteriofág
• 2 Cyklus virové infekce
  • 2.1 Lithický cyklus
  • 2.2 Lysogenní cyklus
  • 2.3 Průběžný vývojový cyklus
  • 2.4 Pseudolysenogenní cyklus
• 3 Lysogenní přeměna
• 4 Fagoterapie
  • 4.1 Výhody fagoterapie
• 5 Odkazy

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 20 a 200 nm přibližně.

Bakteriofágy jsou všudypřítomné, jsou schopny vyvíjet se prakticky v jakémkoliv 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 fágovou adsorpcí. Adsorpce fágů probíhá ve dvou stupních. V první, známé jako reverzibilní, je interakce mezi virem a jeho potenciálním hostitelem slabá.

Jakákoli změna podmínek prostředí může mít za následek ukončení této interakce. V nevratné interakci se jedná o specifické receptory, které zabraňují přerušení interakce.

DNA viru může proniknout do vnitřku bakterií pouze v případě nevratné interakce. Následně, v závislosti na typu fága, mohou provádět různé reprodukční cykly.

Kromě již popsaných lytických a lysogenních cyklů existují další dva reprodukční cykly, průběžný vývoj a pseudolyogenní cykly..

Lithický cyklus

Během této fáze dochází k rychlé replikaci viru v bakteriích. Nakonec bakterie budou trpět lýzou buněčné stěny a nové viry budou uvolňovány do prostředí.

Každý z těchto nově uvolněných fágů může napadnout novou bakterii. Opakované opakování tohoto procesu umožňuje exponenciální růst 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 s fází bakteriální buňky, aby se stala profagou..

K replikaci fágů dojde současně s reprodukcí bakterií. Profagos integrovaná do bakteriálního genomu bude zděděna dceřinými bakteriemi. Virus může pokračovat bez projevu několika bakteriálních generací.

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

Profagos může být nakonec oddělen od bakteriálního genomu a transformován do lytických fágů. Ty vstupují do litogenního cyklu, který vede k bakteriální lýze a infekci nových bakterií.

Průběžný 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 jsou uvolňovány z bakterií na specifických místech buněčné membrány, aniž by způsobovaly jejich rozpad. Tento cyklus se nazývá kontinuální vývoj.

Pseudolyogenní cyklus

Někdy je dostupnost živin v životním prostředí špatná, aby bakterie rostly a normálně se rozmnožovaly. V těchto případech se předpokládá, že buněčná energie, která je k dispozici, není dostatečná pro fágy, které produkují lysogenii nebo lýzu.

V důsledku toho pak viry vstupují do pseudolysenogenního cyklu. Tento cyklus je však stále málo znám.

Lysogenní konverze

Nakonec, produkt interakce mezi profago a bakterií, první může indukovat výskyt změn ve fenotypu bakterie.

K tomu dochází zejména tehdy, když hostitelská bakterie není součástí obvyklého cyklu viru. Tento jev se nazývá lysogenní konverze.

Změny vyvolané v bakteriích DNA z proroctví zvyšují biologický úspěch hostitele. Zvýšením biologické kapacity a úspěšnosti přežití bakterií je přínosem také virus..

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

Hlavním přínosem lysogenicky transformovaných bakterií je jejich ochrana proti napadení jinými bakteriofágy. Lysogenní přeměna může také zvýšit patogenitu bakterií v jejich hostitelích.

I nepatogenní bakterie se mohou stát patogenní pomocí lysogenní přeměny. Tato změna v genomu je trvalá a dědičná.

Fagoterapie

Fagoterapie je terapie, která zahrnuje aplikaci fágu jako kontrolního mechanismu, který zabraňuje šíření patogenních bakterií. Tato metodika bakteriální kontroly byla poprvé použita v roce 1919.

Při této příležitosti byla zaměstnána k léčbě pacienta trpícího úplavicí, který dosáhl zcela příznivého výsledku. Fagoterapie byla úspěšně používána na počátku minulého století.

S objevem penicilinu, stejně jako jiných antibiotických látek, byla fagoterapie prakticky opuštěna v západní Evropě a americkém kontinentu..

Nerozlišené použití antibiotik umožnilo výskyt bakteriálních kmenů multirezistentních vůči antibiotikům. Tyto bakterie jsou stále častější a odolnější.

Díky tomu je v západním světě nový zájem o vývoj fagoterapie pro kontrolu kontaminace a bakteriálních infekcí.

Výhody fagoterapie

1) Fágový růst probíhá exponenciálně, což zvyšuje jeho účinek v čase, antibiotika naopak, ztrácejí svůj účinek v průběhu času v důsledku metabolické destrukce molekuly.

2) Fágy mají schopnost podstoupit mutace, což jim umožňuje bojovat proti rezistenci, kterou by bakterie mohly vyvinout k jejich napadení. Na rozdíl od toho, antibiotika mají vždy stejnou účinnou látku, takže když se bakterie vyvinou rezistencí na takové účinné složky, antibiotika jsou zbytečná

3) Fagoterapie nemá žádné vedlejší účinky, které mohou být škodlivé pro pacienty.

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

5) Antibiotika neovlivňují pouze patogenní bakterie, ale i další potenciálně prospěšné bakterie. Fágy mohou být na druhé straně druhově specifické, takže léčba proti bakteriím zodpovědným za infekci může být omezena bez ovlivnění jiných mikroorganismů..

6) Antibiotika nezabíjejí všechny bakterie, proto přežívající bakterie mohou přenášet genetickou informaci, která poskytuje rezistenci vůči antibiotikům jejich potomkům, čímž vytváří rezistentní kmeny. Lysogenetické bakteriofágy zabíjejí bakterie, které infikují, čímž se snižuje možnost vzniku rezistentních bakteriálních kmenů.

Odkazy

1. L.-C. Fortier, O. Sekulovič (2013). Význam prophages k evoluci a virulence 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. Ve Wikipedii. Zdroj: en.wikipedia.org.
4. R. Miller, M. Day (2008). Příspěvek lysogeny, pseudolysogeny a hladovění k ekologii fágů. V: Stephen T Abedon (eds) Bakteriofágová ekologie: růst populace, vývoj a dopad bakteriálních virů. Univerzitní tiskárna, Cambridge.
5. C. Prada-Peñaranda, A.V. Holguín-Moreno, A.F. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Fagoterapie, alternativa pro kontrolu bakteriálních infekcí. Perspektivy v Kolumbii. Universitas Scientiarum.
6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fágová terapie: Fakta a fikce. Mezinárodní žurnál lékařské mikrobiologie.