Bacteriofagii: infecție, transmitere și boli

Bacteriofagii sunt viruși care infectează bacterii și să se înmulțească în proces. Pentru fiecare bacterie, există și un bacteriofag specific. Bacteriofagii sunt folosiți în medicină și ingineriei genetice.

Ce sunt bacteriofagii?

Bacteriofagii reprezintă un grup de viruși care infectează bacterii și archaea (bacterii primordiale). Procedând astfel, ei continuă să se replice în timp ce distrug bacteria. Pentru fiecare bacterie există un bacteriofag specific, în conformitate cu principiul blocării. Bacteriofagii, conform definiției tradiționale, ca toate viruși, nu sunt organisme vii. Depind de o gazdă pentru reproducerea lor. Nu există procese biochimice în afara gazdei. Fagii folosesc enzime a gazdei lor în acest scop. Bacteriofagii constau numai din ADN sau ARN, care sunt înconjurați de un strat proteic. Cu toate acestea, marea majoritate a fagilor posedă ADN ca material genetic. Fagii au fost descriși pentru prima dată în 1917 de biologul canadian Félix Hubert d'Hérelle. Structura diferiților fagi diferă. Practic, bacteriofagii constau din mai multe componente. În principal a fost investigată structura așa-numiților fagi T, care, printre altele, infectează și bacteria Escherichia coli. Fagii T constau dintr-un poliedru cap, care este conectat prin intermediul unui gât la un canal de injecție alungit (aparat de injecție). Sub aparatul de injecție se află placa de bază cu fibră de coadă și vârfuri. cap este o capsidă, care conține acid nucleic. Capsida, canalul de injecție și placa de bază sunt fabricate din proteine. Fibrele de coadă și vârfurile servesc la ancorarea fagului de peretele celular al bacteriei.

Apariție, distribuție și caracteristici

Bacteriofagii sunt distribuiți universal. Aproximativ 10 până la puterea a 30 de bacteriofagi sunt prezenți în apa de mare. Pentru fiecare bacterie, există și un fag corespunzător. Propagarea bacteriofagilor poate fi împărțită în cinci faze. În primul rând, fagul este absorbit la un receptor specific al peretelui celular. Capetele filamentelor cozii se atașează la suprafața celulei. În etapa următoare, fagul își injectează ADN-ul sau ARN-ul în bacterie. Acest lucru lasă plicurile goale de proteine ​​pe suprafața bacteriană. A treia fază se numește faza de latență, în care nu poate fi detectat nici un fag. În timpul fazei de latență, care durează câteva ore, începe translația în ARNm viral și replicarea în acid nucleic viral. În așa-numita fază de producție, virusul proteine sunt produse. Apoi, în faza de maturare ulterioară, componentele virale individuale sunt asamblate. După finalizarea producției virale, a lizozimă produsă de celula bacteriană remodelată dizolvă bacteria și eliberează fagii produși.

Semnificație și funcție

Astăzi, bacteriofagii sunt deja folosiți pe scară largă în multe domenii. Domeniile particulare de aplicare sunt deschiderea în medicină, biologie sau inginerie agricolă. În medicină, bacteriofagii sunt folosiți pentru a detecta tulpinile bacteriene datorită specificității lor pentru anumite bacterii. Acest câmp de aplicare se numește lizotipie. În prezent, au loc cercetări intensive pentru combaterea bacteriilor care utilizează bacteriofagi în infecții. Mai ales sub impresia numărului din ce în ce mai mare de antibiotic tulpini bacteriene rezistente, acest domeniu de cercetare capătă o importanță tot mai mare. Cu toate acestea, stabilitatea scăzută a fagilor în organism este problematică. Acestea sunt eliminate imediat de fagocitele proprii ale corpului. În principiu, această posibilă aplicație a fost deja luată în considerare de Félix Hubert d'Hérelle. Cu toate acestea, după descoperirea și introducerea antibiotice, rezultatele cercetării cu privire la această posibilă aplicație au fost complet uitate. Cu toate acestea, Institutul Eliava pentru Cercetarea Fagilor, fondat de D'Hérelle în 1934, există și astăzi în Tbilisi, Georgia. Împreună cu Institutul Ludwik Hirszfeld pentru Imunologie și Experimental Terapie în Wroclaw, Polonia, se desfășoară astăzi cercetări acolo despre modalități alternative de combatere antibiotic-bacterii rezistente folosind fagi. Fagii sunt, de asemenea, utilizați într-o varietate de moduri în industria alimentară. De exemplu, diverse spray-uri de fagi sunt utilizate în ambalarea brânzeturilor sau a cârnaților pentru a le proteja de bacterii. Inginerie genetică este, de asemenea, un domeniu major de aplicare. Astăzi, de exemplu, fagii sunt folosiți ca vectori pentru anumite gene și introduși în bacterii. Cu ajutorul acestei metode, insulină-se pot genera tulpini bacteriene de Escherichia coli. Acești vectori devin tot mai importanți pentru producerea altor substanțe active. Mai mult, ele pot fi utilizate parțial pentru a combate defectele genetice.

Boli și tulburări

Cu toate acestea, bacteriofagii nu prezintă doar efecte pozitive. Unele serioase boli infecțioase izbucni doar cu implicarea fagilor. De exemplu, difterie este cauzată de bacteria Corynebacterium diphtheriae. Cu toate acestea, boala poate izbucni numai dacă Corynebacterium diphtheriae este, de asemenea, infectată simultan cu bacteriofagi. După infecția cu fagii, aceste bacterii produc toxina caracteristică care provoacă simptome severe, uneori care pun viața în pericol. Boala începe cu semne precum dificultăți la înghițire, lasitudine, greaţă și durere abdominală. Un strat alb apare pe amigdalele, care are un miros urât și dulce. Complicații precum pneumonie or miocardita sunt frecvente și pot fi fatale. O altă boală cauzată de bacteriofagi este stacojiu febră. Stacojiu febră este cauzat de streptococi infectat cu bacteriofagi. Prin această infecție, bacteriile produc o toxină deosebit de insidioasă. Semnele severe de boală apar cu frisoane, febră, vărsături și faringită. Inițial, limbă este acoperit cu alb, dar devine roșu zmeură după câteva zile. A erupție cutanată apare si ea. Dacă bacteria nu ar fi infectată cu bacteriofagi, aceasta ar fi doar conduce la un inofensiv amigdalită. Holeră este cauzată și de o bacterie infectată cu bacteriofagi numită Vibrio cholerae.