bakteriofag (fag) er vira, der specifikt inficerer bakterier. De har en tofaset livscyklus, der bor i en sovende tilstand inden for værtsgenomet (lysogen cyklus) eller kaprer værtscellulære maskiner til deres egen replikation (lytisk cyklus). Her vil vi undersøge de vigtige trin i den lytiske cyklus.
Hvad er den lytiske cyklus?,
Mens det endelige resultat af den lytiske cyklus er produktion af nye fag afkom og død for værten bakteriecelle, dette er en multistep proces, der involverer præcis koordinering af gen transskription og fysiske processer. Fagen skal identificere en modtagelig og egnet værtsbakteriecelle, som den er i stand til at fastgøre. Efter introduktion af faggenetisk materiale i cellen, værtsgenomet ødelægges, og Fagen bruger værtscellulære maskiner til at lave kopier af sit eget genom og syntetisere de strukturelle komponenter., Ny fag samles, før værtscellen endelig lyser, og fagafkomet frigives i det omgivende miljø for at finde nye målceller.
Lytiske cyklus trin
Fag vedhæftet fil
for at indtaste et væld bakteriecelle, det er fag skal først knytte sig til bakterien (også kaldet adsorption). Indledende kontakt mellem fag og bakterie sker ofte gennem tilfældige kollisioner, og indledende binding er reversibel. Ikke alle bakterier-fagkombinationer har kompatible receptorer og receptorbindingsproteiner, så dette er en selektiv proces., Forskellige fagarter målretter mod en række forskellige molekyler på bakterieceller, herunder polysacchariddele, proteiner og andre celleoverfladestrukturer, såsom pili. Så vidt vi ved, falder disse målmolekyler alle under kategorien bakterielle cellevægskomponenter eller fremspringende strukturer.
fagreceptorbindingsproteiner er oftest forbundet med faghaler, men er blevet identificeret andre steder på fag. Efter reversibel binding binder Fagen irreversibelt til cellen, ikke altid gennem den samme receptor som det indledende bindingstrin., Denne to-trins bindingsproces kan være gavnlig, især i tilfælde, hvor det irreversible bindingsdomæne er mindre let at få adgang til, hvilket forbedrer sandsynligheden for parring med den korrekte målcelle.
bakterier har en række måder at forsvare sig mod fagfastgørelse, der centrerer omkring maskering af receptorerne med mucoid kapsel eller slimlag, ved at producere konkurrencedygtige hæmmere eller på anden måde blokere adgangen. Fagreceptorer identificeres ofte ved mutationer, der gør bakterierne resistente over for faglys., Fagreceptordatabasen (PhReD) giver et nyttigt depot af kendte receptorer på værtscelleoverflader.
bakteriecelleindtræden
vellykket adsorption udløser de næste infektionsstadier, der kræver injektion af fagets genetiske materiale i værtscellen. Til dette skal Fagen trænge ind i bakteriecellen. Beviser har antydet, at fastgørelse og penetration koordineres af bundpladen i tailed fag. Faghaler varierer meget gennem naturen, men de mest sofistikerede har et rør til levering af genetisk materiale omgivet af en kontraktil kappe., Kappen trækker sig sammen som en sammenrullet fjeder og derefter ved frigivelse driver røret ind i bakteriecellen. I T4-fag består hele bundpladen-halerørkomplekset af omkring en million atomer, der udgør 145 kæder af 15 forskellige proteiner. Den tomme fagcelle, der efterlades uden for bakterien, kaldes spøgelset eller donut.
Fagreplikation
når Fagen er inde, syntetiserer den tidlige proteiner, herunder endonucleaser og e .onucleaser, der nedbryder værtsgenomet. De er derefter i stand til at bruge værtscellens maskiner til at syntetisere proteiner og producere afkom., De frigivne nukleotider kan genanvendes af fagene med henblik på replikation af deres eget afkom (f.eks. T7-fag) eller udskilles fra værtscellen (f. eks. T5-fag). Små kemiske modifikationer (i tilfælde af T4-fag, kemisk modifikation af de virale cytidiner) til faggenomet tillader, at dets genetiske materiale differentieres fra værtsgenomet og forhindrer selvnedbrydning under denne proces. Andre tidlige proteiner inkluderer dem, der kræves til replikation af faggenomet., RNA nedbrydes ikke, så Fagen kan også producere hæmmere, der forhindrer vært RNA-polymerase i at forstyrre virale polymeraser under senere infektion. Det nyligt syntetiserede faggenom producerer sene proteiner inklusive kapsidunderenheder og hale. Denne proces kan forekomme inden for få minutter efter, at bakterierne bliver inficeret.
fødslen af ny fag
når alle komponenterne er blevet syntetiseret, skal de samles til moden fag. Kapsidproteiner samles for at danne tomme hoveder, hvori kondenseret fag-DNA er pakket., Haledelene samles uafhængigt af hovedstrukturen, og det sidste trin i syntese går sammen med de fyldte hoveder til halerne for at danne afkom fag.
de en .ymer, der produceres af Fagen, svækker gradvist bakteriecellevæggen og til sidst lyser bakteriecellerne og frigiver i gennemsnit 100-200 fagafkom i det omgivende miljø.
På grund af arten af infektioner ændrer lytisk fag ikke fænotypen eller genotypen af de celler, de inficerer., Imidlertid udøver de selektivt pres på bakteriepopulationen, eliminerer modtagelige værter og fremmer udbredelsen af resistens ved for eksempel genoverførsel inden for bakteriepopulationen.
Se den lytiske cyklus i aktion.