bakteriofág (fág) jsou viry, které specificky infikují bakterie. Mají dvoufázový životní cyklus, s bydlištěm ve stavu nečinnosti do hostitelského genomu (lysogenic cyklu) nebo únos hostitelský buněčný aparát pro jejich vlastní replikaci (lytický cyklus). Zde prozkoumáme důležité kroky lytického cyklu.
jaký je lytický cyklus?,
Zatímco konečný výsledek lytický cyklus je výroba nové fágové potomstvo a smrti hostitelské bakteriální buňky, to je vícestupňové proces zahrnující přesné koordinace genové transkripce a fyzikálních procesů. Fág musí identifikovat vnímavou a vhodnou hostitelskou bakteriální buňku, ke které je schopen se připojit. Po zavedení fágového genetického materiálu do buňky je hostitelský genom zničen a fág využívá hostitelskou buněčnou techniku k vytváření kopií vlastního genomu a syntéze strukturních složek., Nové fágové jsou sestaveny předtím, než hostitelské buňky konečně zajímá a fágové potomstvo uvolňují do okolního prostředí, najít nové cílové buňky.
lytic cycle steps
phage attachment
pro vstup do hostitelské bakteriální buňky se fág musí nejprve připojit k bakterii (také nazývané adsorpce). Počáteční kontakt mezi fágem a bakterií se často děje náhodnými kolizemi a počáteční vazba je reverzibilní. Ne všechny kombinace bakterií a fágů mají kompatibilní receptory a receptorové vazebné proteiny, takže se jedná o selektivní proces., Různé fágové druhy cílové řadu různých molekul na buňky bakterií, včetně polysacharid složek, proteinů a dalších buněčných povrchových struktur, jako jsou pili. Pokud víme, všechny tyto cílové molekuly spadají do kategorie složek bakteriální buněčné stěny nebo vyčnívajících struktur.
fágové receptorové vazebné proteiny jsou nejčastěji spojovány s fágovými ocasy, ale byly identifikovány na jiných místech na fágu. Po reverzibilní vazbě se fág nevratně váže na buňku, ne vždy přes stejný receptor jako počáteční vazebný krok., Toto dva-krok závazné proces může být výhodné zejména v případech, kdy ireverzibilní vazby doména je méně snadný přístup, zlepšit pravděpodobnost párování s správné cílové buňky.
Bakterie mají řadu způsobů, jak se bránit sami z fága přílohu, které se točí kolem maskování receptory s mukoidní kapsle nebo sliz vrstvy, tím, že produkuje konkurenční inhibitory nebo jinak blokování přístupu. Fágové receptory jsou často identifikovány mutacemi, díky nimž jsou bakterie odolné vůči fágové lýze., Databáze fágových receptorů (PhReD) poskytuje užitečné úložiště známých receptorů na povrchu hostitelských buněk.
vstup bakteriálních buněk
úspěšná adsorpce spouští další fáze infekce, která vyžaduje injekci genetického materiálu fága do hostitelské buňky. Za tímto účelem musí fág proniknout do bakteriální buňky. Důkazy naznačují, že připevnění a penetrace jsou koordinovány základní deskou v sledoval phage. Fágové ocasy se v přírodě velmi liší, ale nejsofistikovanější mají trubici pro dodávání genetického materiálu obklopeného kontraktilním pláštěm., Plášť se Stahuje jako stočená pružina a poté při uvolnění pohání trubici do bakteriální buňky. Ve fágu T4 se celý komplex baseplate-tail-tube skládá z přibližně jednoho milionu atomů, které tvoří 145 řetězců 15 různých proteinů. Prázdná fágová buňka, která je ponechána mimo bakterii, se nazývá duch nebo kobliha.
replikace fágů
jakmile je uvnitř, fág syntetizuje časné proteiny včetně endonukleáz a exonukleáz, které degradují hostitelský genom. Jsou pak schopni používat strojní zařízení hostitelské buňky k syntéze proteinů a produkci potomstva., Uvolněné nukleotidy mohou být recyklovány fágem pro replikaci vlastního potomstva (např. fág T7) nebo vylučovány z hostitelské buňky (např. fág T5). Malé chemické modifikace (v případě T4 fága, chemické modifikace virové cytidines) do genomu fága umožňují jeho genetický materiál, aby se odlišit od hostitelského genomu a brání self-degradace během tohoto procesu. Mezi další časné proteiny patří proteiny potřebné pro replikaci genomu fágů., RNA není rozbité dolů, takže fág může také produkovat inhibitory, které zabraňují hostitelské RNA polymerázy od zasahování do virové polymerázy během pozdější infekce. Nově syntetizovaný genom fágů produkuje pozdní proteiny včetně kapsidových podjednotek a ocasu. Tento proces může nastat během několika minut od nakažení bakterií.
zrození nové fágové
Jakmile jsou všechny konstrukční části byly syntetizovány musí být sestaveny do zralé fága. Kapsidový proteiny sestavit do formuláře prázdné hlavy, do které kondenzované fágové DNA je zabalena., Ocasní části se sestavují nezávisle na struktuře hlavy a posledním krokem v syntéze je spojování naplněných hlav k ocasům za vzniku potomstva.
enzymy produkované phage postupně slábnout bakteriální buněčné stěny a nakonec bakteriální buňky lyse, uvolnění v průměru 100-200 fágové potomstvo do okolního prostředí.
vzhledem k povaze infekcí nemění lytický fág fenotyp ani genotyp buněk, které infikují., Vyvíjejí však selektivní tlak na bakteriální populaci, eliminují citlivé hostitele a podporují šíření rezistence například přenosem genů v bakteriální populaci.
Sledujte lytický cyklus v akci.