bakteriofagi (fagi) to wirusy, które w specyficzny sposób infekują bakterie. Mają dwufazowy cykl życia, przebywając w stanie uśpienia w obrębie genomu gospodarza (cykl lizogeniczny) lub przejmując maszynę komórkową gospodarza do własnej replikacji (cykl lityczny). Tutaj poznamy ważne etapy cyklu litycznego.
Co to jest cykl lityczny?,
podczas gdy ostatecznym wynikiem cyklu litycznego jest produkcja nowego potomstwa fagowego i śmierć komórki bakteryjnej gospodarza, jest to wieloetapowy proces obejmujący precyzyjną koordynację transkrypcji genów i procesów fizycznych. FAG musi zidentyfikować podatną i odpowiednią komórkę bakteryjną gospodarza, do której jest w stanie dołączyć. Po wprowadzeniu materiału genetycznego fagowego do komórki, Genom gospodarza jest niszczony, a fagowy wykorzystuje maszynę komórkową gospodarza do tworzenia kopii własnego genomu i syntetyzowania składników strukturalnych., Nowe fagi są gromadzone, zanim komórka gospodarza w końcu lizuje i potomstwo fagowe uwalniane do otaczającego środowiska, aby znaleźć nowe komórki docelowe.
etapy cyklu Litycznego
przyłączenie fagów
aby wejść do komórki bakteryjnej gospodarza, FAG musi najpierw przyłączyć się do bakterii (zwanej również adsorpcją). Początkowy kontakt między fagiem i bakterią często odbywa się w drodze losowych kolizji, a początkowe Wiązanie jest odwracalne. Nie wszystkie kombinacje bakterii i fagów mają kompatybilne receptory i białka wiążące receptor, więc jest to proces selektywny., Różne gatunki fagów atakują szereg różnych cząsteczek na komórkach bakteryjnych, w tym polisacharydowe grupy cząsteczek, białka i inne struktury powierzchni komórek, takie jak pili. O ile wiemy, wszystkie te cząsteczki docelowe należą do kategorii składników ściany komórkowej bakterii lub wystających struktur.
białka wiążące receptor Fagowy są najczęściej związane z ogonami fagowymi, ale zostały zidentyfikowane w innych lokalizacjach na fagach. Po odwracalnym wiązaniu, Fage wiąże się nieodwracalnie z komórką, nie zawsze przez ten sam receptor, co początkowy etap wiązania., Ten dwuetapowy proces wiązania może być korzystny zwłaszcza w przypadkach, gdy nieodwracalna domena wiązania jest mniej łatwa do uzyskania, zwiększając prawdopodobieństwo parowania z właściwą komórką docelową.
bakterie mają wiele sposobów obrony przed przyłączeniem fagów, które skupiają się wokół maskowania receptorów za pomocą kapsułek śluzowych lub warstw śluzu, wytwarzając konkurencyjne inhibitory lub w inny sposób blokując dostęp. Receptory fagowe są często identyfikowane przez mutacje, które czynią bakterie odpornymi na lizę fagową., Phage Receptor Database (PhReD) stanowi przydatne repozytorium znanych receptorów na powierzchni komórek gospodarza.
wejście do komórki bakteryjnej
skuteczna adsorpcja wyzwala kolejne etapy infekcji, które wymagają wtrysku materiału genetycznego faga do komórki gospodarza. W tym celu Fage musi przeniknąć do komórki bakteryjnej. Dowody sugerują, że przywiązanie i penetracja są koordynowane przez podstawkę w ogoniastym fagowaniu. Ogony fagów różnią się znacznie w naturze, ale najbardziej wyrafinowane mają rurkę do dostarczania materiału genetycznego otoczoną przykurczową osłoną., Osłona kurczy się jak zwinięta sprężyna, a następnie po zwolnieniu doprowadza rurkę do komórki bakteryjnej. W T4 Fage, cały kompleks baseplate-tail-tube składa się z około miliona atomów, tworzących 145 łańcuchów 15 różnych białek. Pusta komórka fagowa, która pozostaje poza bakterią, nazywana jest duchem lub pączkiem.
replikacja Fagowa
po wejściu do środka FAG syntetyzuje wczesne białka, w tym endonukleazy i egzonukleazy, które degradują Genom gospodarza. Następnie są w stanie wykorzystać maszyny komórki gospodarza do syntezy białek i produkcji potomstwa., Uwolnione nukleotydy mogą zostać poddane recyklingowi przez Fage w celu replikacji własnego potomstwa (np. T7 Fage) lub wydalone z komórki gospodarza (np. T5 Fage). Niewielkie modyfikacje chemiczne (w przypadku fagów T4, chemiczna modyfikacja cytydyn wirusowych) do genomu fagowego pozwalają odróżnić jego materiał genetyczny od genomu gospodarza i zapobiegają samo-degradacji podczas tego procesu. Inne wczesne białka obejmują te wymagane do replikacji genomu fagowego., RNA nie ulega rozkładowi, więc Fage może również wytwarzać inhibitory, które zapobiegają ingerencji polimerazy RNA gospodarza w polimerazę wirusową podczas późniejszej infekcji. Nowo zsyntetyzowany Genom fagowy wytwarza późne białka, w tym podjednostki kapsyd i ogon. Proces ten może wystąpić w ciągu kilku minut od zakażenia bakterii.
narodziny nowego Fagu
Po zsyntetyzowaniu wszystkich części składowych należy je złożyć w dojrzały FAG. Białka kapsydu gromadzą się tworząc puste głowy, do których pakowane jest skondensowane DNA fagowe., Części ogonowe montują się niezależnie od struktury głowy, a ostatnim etapem syntezy jest połączenie wypełnionych głów z ogonami, tworząc fagię potomną.
enzymy wytwarzane przez FAG stopniowo osłabiają ścianę komórkową bakterii i ostatecznie komórki bakteryjne lyse, uwalniając średnio 100-200 Potomków fagów do otaczającego środowiska.
ze względu na charakter infekcji fagi lityczne nie zmieniają fenotypu ani genotypu zakażonych komórek., Jednak wywierają one selektywną presję na populację bakterii, eliminując podatnych gospodarzy i promując propagację oporności, na przykład poprzez transfer genów w populacji bakterii.
Obejrzyj cykl litycki w akcji.