bacteriofaag (faag) zijn virussen die specifiek bacteriën infecteren. Zij hebben een levenscyclus in twee fasen, die in een slapende staat binnen het gastheergenoom (lysogenic cyclus) verblijven of de gastheercelmachines voor hun eigen replicatie (lytic cyclus) kapen. Hier zullen we de belangrijke stappen van de lytische cyclus verkennen.
Wat is de lytische cyclus?,
Het uiteindelijke resultaat van de lytische cyclus is de productie van nieuwe faag-nakomelingen en de dood van de gastheerbacteriële cel, maar dit is een multistapsproces dat een nauwkeurige coördinatie van de gentranscriptie en fysische processen vereist. De faag moet een vatbare en geschikte bacteriële cel van de gastheer identificeren waaraan het zich kan hechten. Na inleiding van phage genetisch materiaal in de cel, wordt het gastheergenoom vernietigd, en de phage gebruikt de gastheer cellulaire machines om exemplaren van zijn eigen genoom te maken en de structurele componenten samen te stellen., De nieuwe phage wordt geassembleerd vóór de gastheercel uiteindelijk lyses en het phage-nageslacht dat in het omringende milieu wordt vrijgegeven om nieuwe doelcellen te vinden.
lytische cyclusstappen
Faaghechting
om in een bacteriecel van de gastheer te komen, moet de faag zich eerst aan de bacterie hechten (ook wel adsorptie genoemd). Het eerste contact tussen faag en bacterie gebeurt vaak door willekeurige botsingen en de eerste binding is omkeerbaar. Niet alle bacteriën-faag combinaties hebben compatibele receptoren en receptor bindende eiwitten, dus dit is een selectief proces., De verschillende faagspecies richten zich op een waaier van verschillende molecules op bacteriële cellen, met inbegrip van polysaccharidedelen, proteã nen en andere structuren van de celoppervlakte zoals pili. Voor zover wij weten, vallen deze doelmoleculen allemaal onder de categorie van bacteriële celwandcomponenten of uitstekende structuren.
faagreceptorbindende eiwitten worden het vaakst geassocieerd met faagstaarten, maar zijn geïdentificeerd op andere locaties op faag. Na omkeerbare band, bindt de phage onomkeerbaar aan de cel, niet altijd door dezelfde receptor zoals de aanvankelijke bindende stap., Dit twee-stap bindend proces kan voordelig zijn vooral in gevallen waar het onomkeerbare bindende domein minder gemakkelijk is om toegang te krijgen, verbeterend de waarschijnlijkheid van het in paren rangschikken met de correcte doelcel.
bacteriën hebben een aantal manieren om zich te verdedigen tegen faaghechting die zich centreren rond het maskeren van de receptoren met slijmcapsules of slijmlagen, door competitieve remmers te produceren of anderszins de toegang te blokkeren. De faagreceptoren worden vaak geà dentificeerd door veranderingen die de bacteriën tegen faaglysis bestand maken., Het Faagreceptorgegevensbestand (PhReD) verstrekt een nuttig repository van bekende receptoren op de oppervlakken van de gastheercel.
bacteriële cel entry
succesvolle adsorptie leidt tot de volgende stadia van infectie die injectie van het genetische materiaal van de faag in de gastheercel vereist. Hiervoor moet de faag de bacteriële cel binnendringen. Bewijs heeft gesuggereerd dat gehechtheid en penetratie worden gecoördineerd door de basisplaat in staartfaag. Phage staarten variëren sterk door de natuur, maar de meest geavanceerde hebben een buis voor het leveren van genetisch materiaal omgeven door een contractiele schede., De schede trekt samen als een opgerolde veer en dan op release drijft de buis in de bacteriële cel. In T4 faag, bestaat het gehele basisplaat-staart-buizencomplex uit ongeveer één miljoen atomen, die omhoog 145 kettingen van 15 verschillende proteã nen vormen. De lege faagcel die buiten de bacterie is gelaten wordt de geest of donut genoemd.
Faagreplicatie
eenmaal binnen synthetiseert de faag vroege eiwitten, waaronder endonucleases en exonucleases die het gastheergenoom afbreken. Zij kunnen dan de machines van de gastheercel gebruiken om proteã nen samen te stellen en nageslacht te produceren., De vrijkomende nucleotiden kunnen door de faag worden gerecycleerd voor de replicatie van hun eigen nageslacht (b.v. T7-faag) of uit de gastheercel worden uitgescheiden (b. v. T5-faag). De kleine chemische wijzigingen (in het geval van T4 faag, de chemische wijziging van de virale cytidines) aan het faaggenoom staan zijn genetisch materiaal toe om van het gastheergenoom te worden onderscheiden en verhinderen zelf-degradatie tijdens dit proces. Andere vroege proteã nen omvatten die voor replicatie van het phagegenoom worden vereist., RNA wordt niet opgesplitst, zodat kan de faag inhibitors produceren die de polymerase van gastheerrna verhinderen zich in virale polymerases tijdens latere besmetting te mengen. Het onlangs gesynthetiseerde phagegenoom produceert late proteã nen met inbegrip van de capsid subeenheden en staart. Dit proces kan optreden binnen enkele minuten nadat de bacteriën besmet raken.
de geboorte van een nieuwe faag
zodra alle samenstellende delen zijn gesynthetiseerd, moeten ze tot een volwassen faag worden samengevoegd. Capsid de proteã NEN assembleren om lege hoofden te vormen waarin het gecondenseerde phagedna wordt ingepakt., De staartdelen assembleren onafhankelijk van de hoofdstructuur en de laatste stap in synthese verbindt de gevulde hoofden aan de staarten om nageslacht phage te vormen.
de enzymen die door de faag worden geproduceerd verzwakken geleidelijk de bacteriële celwand en uiteindelijk de bacteriële cellen lyse, waardoor gemiddeld 100-200 faag Nakomelingen vrijkomen in de omgeving.
vanwege de aard van infecties verandert lytische faag het fenotype of genotype van de cellen die zij infecteren niet., Nochtans, oefenen zij selectieve druk op de bacteriële bevolking uit, eliminerend vatbare gastheren en bevorderend de propagatie van weerstand, door genoverdracht bijvoorbeeld, binnen de bacteriële bevolking.
bekijk de lytische cyclus in actie.