Hva er den lysogene syklusen?

3450
Charles McCarthy

De lysogen syklus, Også kalt lysogeni, det er et stadium i reproduksjonsprosessen av noen virus, hovedsakelig de som smitter bakterier. I denne syklusen setter viruset inn nukleinsyren i genomet til vertsbakterien..

Denne syklusen danner, sammen med den lytiske syklusen, de to viktigste replikeringsmekanismene til virus. Når bakteriofagen, under den lysogene syklusen, setter DNA inn i det bakterielle genomet, blir det en profage.

Zlir'a. Spansk versjon av Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Bakterier smittet med denne profilen fortsetter å leve og reprodusere. Når bakteriereproduksjon forekommer, oppnås også en kopi av profilen. Dette resulterer i at hver datter bakteriecelle også blir smittet av profagen..

Reproduksjonen av de infiserte bakteriene, og derfor av dens vertprofage, kan fortsette i flere generasjoner uten at en manifestasjon av viruset oppstår..

Noen ganger skiller DNA fra viruset seg spontant eller under miljømessige belastninger fra den bakterielle. Når separasjonen av bakteriell genom oppstår, initierer viruset den lytiske syklusen.

Dette reproduksjonsstadiet av viruset vil føre til brudd på bakteriecellen (lysis) som tillater frigjøring av nye kopier av viruset. Eukaryote celler er også utsatt for å bli angrepet av lysogene virus. Det er imidlertid ennå ikke kjent hvordan innsettingen av viralt DNA i genomet til den eukaryote cellen skjer..

Bakteriofagvirus som injiserer genomet sitt i bakterier. Tatt og redigert fra: Thomas Splettstoesser. (Oversatt til spansk av Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons.

Artikkelindeks

  • 1 Bakteriofag
  • 2 Syklus med virusinfeksjon
    • 2.1 Lytisk syklus
    • 2.2 Lysogen syklus
    • 2.3 Kontinuerlig utviklingssyklus
    • 2.4 Pseudolysogen syklus
  • 3 Lysogen konvertering
  • 4 Fagoterapi
    • 4.1 Fordeler med fagterapi
  • 5 Referanser

Bakteriofag

Virus som bare smitter bakterier kalles bakteriofager. De er også kjent som fager. Størrelsen på denne typen virus er ganske variabel, med et størrelsesområde som kan være mellom ca. 20 og 200 nm..

Bakteriofager er allestedsnærværende og kan vokse i praktisk talt ethvert miljø der bakterier finnes. Det er for eksempel blitt estimert at litt under tre fjerdedeler av bakteriene som lever i havet er infisert av fager.

Virusinfeksjonssyklus

Virusinfeksjon begynner med fagadsorpsjon. Fagadsorpsjon skjer i to trinn. I den første, kjent som reversibel, er interaksjonen mellom viruset og dets potensielle vert svak..

Enhver endring i miljøforholdene kan føre til at denne interaksjonen opphører. I den irreversible interaksjonen er derimot spesifikke reseptorer involvert som forhindrer avbrudd av interaksjonen..

Virus av DNA kan bare komme inn i det indre av bakterien når den irreversible interaksjonen oppstår. Deretter, og avhengig av type fager, kan disse utføre ulike reproduksjons-sykluser.

I tillegg til de lytiske og lysogene syklusene, som allerede er beskrevet, er det to andre reproduktive sykluser, den kontinuerlige utviklingssyklusen og den pseudolysogene syklusen..

Lytisk syklus

I løpet av dette stadiet skjer replikasjon av viruset i bakteriene raskt. Til slutt vil bakteriene gjennomgå en lysering av celleveggen, og de nye virusene vil bli frigitt i miljøet..

Hver av disse nylig frigitte fagene kan angripe en ny bakterie. Suksessiv repetisjon av denne prosessen gjør at infeksjonen vokser eksponentielt. Bakteriofager som deltar i den lytiske syklusen kalles virulente fager.

Lysogen syklus

I denne syklusen forekommer ikke lysis av vertscellen, slik den gjør i den lytiske syklusen. Etter adsorpsjons- og penetrasjonstrinnene fortsetter integrasjonsfasen av fag-DNA til bakteriecellens, og blir en profage..

Fagreplikasjon vil skje samtidig med bakteriereproduksjon. Profilen integrert i bakteriell genom vil arves av datterbakteriene. Viruset kan fortsette uten å manifestere seg i flere bakterielle generasjoner.

Denne prosessen er vanlig når antall bakteriofager er høyt sammenlignet med antall bakterier. Virus som utfører den lysogene syklusen er ikke virulente og kalles tempererte.

Til slutt kan profagene skilles fra bakteriell genom og transformeres til lytiske fager. Sistnevnte går inn i den litogene syklusen som fører til bakteriell lysis og infeksjon av nye bakterier..

Lytisk og lysogen syklus. Tatt og redigert fra: Suly12 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ ) eller CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], fra Wikimedia Commons

Kontinuerlig utviklingssyklus

Noen bakteriofager utfører mange replikasjoner i bakterier. I dette tilfellet, i motsetning til hva som skjer under den lysogene syklusen, forårsaker det ikke bakteriell lysis..

Ny replikerte virus frigjøres fra bakterier på bestemte steder på cellemembranen uten å forårsake nedbrytning. Denne syklusen kalles kontinuerlig utvikling.

Pseudolysogen syklus

Noen ganger er tilgjengeligheten av næringsstoffer i mediet dårlig for at bakterier skal vokse og reprodusere normalt. I disse tilfellene antas det at den tilgjengelige cellulære energien ikke er tilstrekkelig for at fagene produserer lysogeni eller lysis..

På grunn av dette går virusene inn i en pseudolysogen syklus. Denne syklusen er imidlertid fortsatt lite kjent.

Lysogen konvertering

Til slutt, som et resultat av samspillet mellom profagen og bakterien, kan førstnevnte indusere utseendet på endringer i fenotypen til bakterien..

Dette skjer hovedsakelig når vertsbakteriene ikke er en del av virusets normale syklus. Dette fenomenet kalles lysogenisk konvertering.

Endringene indusert i bakterien av DNA fra profagen øker vertsens biologiske suksess. Ved å øke den biologiske kapasiteten og overlevelsessuksessen til bakteriene, har viruset også fordeler.

Denne typen fordelaktige forhold for begge deltakerne kan klassifiseres som en type symbiose. Det må imidlertid huskes at virus ikke regnes som levende vesener.

Den største fordelen med lysogen transformerte bakterier er dens beskyttelse mot angrep fra andre bakteriofager. Lysogen konvertering kan også øke patogenisiteten til bakteriene i vertene deres..

Selv en ikke-patogen bakterie kan bli patogen ved lysogen konvertering. Denne endringen i genomet er permanent og arvelig.

Fagoterapi

Fagerapi er en terapi som består av anvendelse av fager som en kontrollmekanisme for å forhindre spredning av patogene bakterier. Denne bakteriekontrollmetoden ble brukt for første gang i 1919.

Ved den anledningen ble den brukt til å behandle en pasient som lider av dysenteri, og oppnådde et helt gunstig resultat. Fagterapi ble brukt med suksess i begynnelsen av forrige århundre.

Med oppdagelsen av penicillin, så vel som andre antibiotika, ble fagterapi praktisk talt forlatt i Vest-Europa og det amerikanske kontinentet..

Den vilkårlige bruken av antibiotika tillot utseendet av bakteriestammer som er multiresistente mot antibiotika. Disse bakteriene blir hyppigere og mer resistente.

På grunn av dette er det en ny interesse i den vestlige verden for utvikling av fagterapi for bekjempelse av forurensning og bakterielle infeksjoner..

Fordeler med fagterapi

1) Veksten av fager skjer eksponentielt, og øker deres virkning over tid, antibiotika, tvert imot, mister effekten over tid på grunn av metabolsk ødeleggelse av molekylet.

2) Fager har muligheten til å gjennomgå mutasjoner, dette gjør det mulig for dem å bekjempe motstanden som bakterier kan utvikle mot deres angrep. På den annen side har antibiotika alltid det samme aktive prinsippet, så når bakterier utvikler resistens mot slike aktive prinsipper, er antibiotika ubrukelige

3) Fagterapi har ikke bivirkninger som kan være skadelige for pasientene.

4) Utviklingen av en ny fagstamme er en mye raskere og billigere prosedyre enn oppdagelsen og utviklingen av et nytt antibiotikum.

5) Antibiotika påvirker ikke bare patogene bakterier, men også andre potensielt fordelaktige. På den annen side kan fager være artsspesifikke, og det er grunnen til at behandlingen mot bakteriene som er ansvarlige for infeksjonen kan begrenses uten å påvirke andre mikroorganismer..

6) Antibiotika dreper ikke alle bakterier, derfor kan overlevende bakterier overføre den genetiske informasjonen som gir resistens mot antibiotika til deres avkom, og dermed skape resistente stammer. Lysogenetiske bakteriofager dreper bakteriene de smitter, og reduserer muligheten for utvikling av resistente bakteriestammer.

Referanser

  1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Betydningen av profager for evolusjon og virulens av bakterielle patogener. Virulens.
  2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, S.T. Abedon (2010). Fagterapi i klinisk praksis: Behandling av infeksjoner hos mennesker. Nåværende farmasøytisk bioteknologi.
  3. Lysogen syklus. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
  4. R. Miller, M. Day (2008). Bidrag av lysogeni, pseudolysogeni og sult til fagøkologi. I: Stephen T Abedon (red.) Bakteriofagøkologi: befolkningsvekst, evolusjon og innvirkning av bakterievirus. University Press, Cambridge.
  5. Prada-Peñaranda, A.V. Holguín-Moreno, A.F. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Fagerapi, alternativ for bekjempelse av bakterielle infeksjoner. Utsiktene i Colombia. Universitas Scientiarum.
  6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fagterapi: Fakta og fiksjon. International Journal of Medical Microbiology.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.