a bakteriofág (fág) olyan vírusok, amelyek kifejezetten megfertőzik a baktériumokat. Kétfázisú életciklusuk van, a gazdaszervezet genomján belül nyugvó állapotban (lizogén ciklus) élnek, vagy a gazdaszervezet sejtgépeit saját replikációjuk (litikus ciklus) céljából eltérítik. Itt megvizsgáljuk a litikus ciklus fontos lépéseit.
mi a litikus ciklus?,
míg a litikus ciklus végkimenetele az új fág utódok előállítása és a gazdasejt pusztulása, ez egy többlépcsős folyamat, amely magában foglalja a gén transzkripció és a fizikai folyamatok pontos koordinálását. A fágnak azonosítania kell egy fogékony és megfelelő gazdasejtet, amelyhez képes kötődni. Következő bevezetése fág genetikai be a cellába, a fogadó genom megsemmisült, a fág hasznosítja a fogadó sejt gép másolatot saját genom szintetizálása, valamint a szerkezeti elemek., Új fágokat gyűjtenek össze, mielőtt a gazdasejt végül lizes és a fág utódok szabadulnak fel a környező környezetbe, hogy új célsejteket találjanak.
Lytic cycle steps
Phage attachment
ahhoz, hogy egy gazdasejtbe beléphessen, a fágnak először a baktériumhoz kell kapcsolódnia (más néven adszorpció). A fág és a baktérium közötti kezdeti érintkezés gyakran véletlenszerű ütközésekkel történik, és a kezdeti kötés reverzibilis. Nem minden baktérium-fág kombináció rendelkezik kompatibilis receptorokkal és receptorkötő fehérjékkel, tehát ez egy szelektív folyamat., A különböző fágfajok különböző molekulákat céloznak meg a baktériumsejteken, beleértve a poliszacharidokat, fehérjéket és más sejtfelszíni struktúrákat, mint például a pili. Amennyire tudjuk, ezek a célmolekulák mind a bakteriális sejtfalkomponensek vagy a kiálló szerkezetek kategóriájába tartoznak.
A Fágreceptor-kötő fehérjék leggyakrabban a fágfarkakhoz kapcsolódnak, de a fágon más helyeken is azonosítottak. A reverzibilis kötődést követően a fág visszafordíthatatlanul kötődik a sejthez, nem mindig ugyanazon a receptoron keresztül, mint a kezdeti kötési lépés., Ez a kétlépcsős kötési folyamat előnyös lehet, különösen azokban az esetekben, amikor az irreverzibilis kötési tartomány kevésbé könnyen hozzáférhető, javítva a párosítás valószínűségét a megfelelő célcellával.
a baktériumoknak számos módja van arra, hogy megvédjék magukat a fág kötődésétől, amely a receptorok mucoid kapszulával vagy iszaprétegekkel való maszkolása körül helyezkedik el, versenyképes inhibitorok előállításával vagy más módon blokkolja a hozzáférést. A fág receptorokat gyakran olyan mutációk azonosítják, amelyek a baktériumokat rezisztenssé teszik a fág lízisével szemben., A Fágreceptor Adatbázis (PhReD) hasznos tárolót biztosít az ismert receptoroknak a gazdasejt felületén.
bakteriális sejtbevitel
A sikeres adszorpció kiváltja a fertőzés következő szakaszát, amely megköveteli a fág genetikai anyagának a gazdasejtbe történő befecskendezését. Ehhez a fágnak be kell hatolnia a bakteriális sejtbe. A bizonyítékok arra utalnak, hogy a kötődést és a behatolást a farkú fág alaplemeze koordinálja. A fágfarkak természetüknél fogva nagyon eltérőek, de a legkifinomultabb cső van a genetikai anyag szállításához, amelyet kontraktilis hüvely vesz körül., A hüvely úgy összehúzódik, mint egy tekercselt rugó, majd felszabaduláskor a csövet a bakteriális sejtbe vezeti. A T4 fágban a teljes alaplemez-farok-cső komplex körülbelül egymillió atomból áll, 145 láncot alkotva 15 különböző fehérjéből. A baktériumon kívül hagyott üres fág sejtet szellemnek vagy fánknak nevezik.
fág replikáció
egyszer belül a fág korai fehérjéket szintetizál, beleértve az endonukleázokat és a gazdaszervezet genomját lebontó exonukleázokat. Ezután a gazdasejt gépeivel képesek fehérjéket szintetizálni és utódokat termelni., A felszabaduló nukleotidokat a fág újrahasznosíthatja saját utódaik replikációjára (pl. T7 fág), vagy kiválasztódhat a gazdasejtből (pl. T5 fág). A kis kémiai módosítások (T4 fág esetében a vírus citidinek kémiai módosítása) a fággenomhoz lehetővé teszik genetikai anyagának megkülönböztetését a gazdagenomtól, és megakadályozzák az önromlást ebben a folyamatban. Más korai fehérjék közé tartoznak a fággenom replikációjához szükséges fehérjék., Az RNS nem bomlik le, így a fág inhibitorokat is termelhet, amelyek megakadályozzák, hogy a gazdaszervezet RNS polimeráz a későbbi fertőzés során zavarja a vírus polimerázokat. Az újonnan szintetizált fággenom késői fehérjéket termel, beleértve a kapszid alegységeket és a farokot. Ez a folyamat néhány percen belül előfordulhat, miután a baktériumok megfertőződtek.
új fág születése
Miután az összes komponenst szintetizálták, Érett fágokká kell összeállítani őket. A kapszidfehérjék összegyűlnek, hogy üres fejeket képezzenek, amelyekbe kondenzált fág DNS van csomagolva., A farokrészek a fejszerkezettől függetlenül összeállnak, a szintézis utolsó lépése a töltött fejek összekötése a farokkal, hogy utódfágot képezzenek.
a fág által termelt enzimek fokozatosan gyengítik a bakteriális sejtfalat, végül a baktériumsejtek lyse-t, átlagosan 100-200 fág utódot engednek a környező környezetbe.
a fertőzések jellege miatt a litikus fág nem változtatja meg a megfertőzött sejtek fenotípusát vagy genotípusát., Ugyanakkor szelektív nyomást gyakorolnak a baktériumpopulációra, kiküszöbölik a fogékony gazdaszervezeteket, és elősegítik a rezisztencia terjedését, például a baktériumpopuláción belüli génátvitel révén.
nézze meg a litikus ciklust akcióban.