Hvad er den lysogene cyklus?

1277
David Holt

Det lysogen cyklus, Også kaldet lysogeni, det er et stadium i reproduktionsprocessen for nogle vira, hovedsageligt dem, der inficerer bakterier. I denne cyklus indsætter virussen sin nukleinsyre i værtsbakteriens genom..

Denne cyklus danner sammen med den lytiske cyklus de to vigtigste replikeringsmekanismer for vira. Når bakteriofagen under den lysogene cyklus indsætter sit DNA i det bakterielle genom, bliver det en profage.

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

Bakterier inficeret med denne profag fortsætter med at leve og reproducere. Når bakteriereproduktion opstår, opnås også en replika af profagen. Dette resulterer i, at hver datterbakteriecelle også inficeres af profagen..

Reproduktionen af ​​de inficerede bakterier og derfor af dens værtsprofage kan fortsætte i flere generationer uden en manifestation af virussen..

Nogle gange adskilles virusets DNA spontant eller under miljømæssige belastninger fra den bakterielle. Når adskillelsen af ​​det bakterielle genom forekommer, initierer virussen den lytiske cyklus.

Dette reproduktionstrin af virussen vil medføre brud på bakteriecellen (lysis), der tillader frigivelse af nye kopier af virussen. Eukaryote celler er også modtagelige for at blive angrebet af lysogene vira. Det vides imidlertid endnu ikke, hvordan indsættelsen af ​​viralt DNA i genomet i den eukaryote celle opstår..

Bakteriofagvirus, der injicerer sit genom i bakterier. Taget og redigeret fra: Thomas Splettstoesser. (Oversat til spansk af Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons.

Artikelindeks

  • 1 Bakteriofag
  • 2 Cyklus med virusinfektion
    • 2.1 Lytisk cyklus
    • 2.2 Lysogen cyklus
    • 2.3 Kontinuerlig udviklingscyklus
    • 2.4 Pseudolysogen cyklus
  • 3 Lysogen konvertering
  • 4 Fagoterapi
    • 4.1 Fordele ved fagterapi
  • 5 Referencer

Bakteriofag

Virus, der kun inficerer bakterier, kaldes bakteriofager. De er også kendt som fager. Størrelsen på denne virustype er ret variabel med et størrelsesområde, der kan være mellem ca. 20 og 200 nm..

Bakteriofager er allestedsnærværende og er i stand til at vokse i næsten ethvert miljø, hvor bakterier findes. Det er for eksempel blevet estimeret, at lidt mindre end tre fjerdedele af de bakterier, der befinder sig i havet, er inficeret af fager.

Virusinfektionscyklus

Virusinfektion begynder med fagadsorption. Fagadsorption finder sted i to faser. I den første, kendt som reversibel, er interaktionen mellem virussen og dens potentielle vært svag..

Enhver ændring af miljøforholdene kan medføre ophør af denne interaktion. I den irreversible interaktion er derimod specifikke receptorer involveret, der forhindrer afbrydelsen af ​​interaktionen..

Virusens DNA kan kun komme ind i det indre af bakterien, når den irreversible interaktion opstår. Efterfølgende og afhængigt af typen af ​​fager kan disse udføre forskellige reproduktionscyklusser.

Ud over de lytiske og lysogene cyklusser, der allerede er beskrevet, er der to andre reproduktive cyklusser, den kontinuerlige udviklingscyklus og den pseudolysogene cyklus..

Lytisk cyklus

I løbet af dette trin sker replikation af virussen inden i bakterierne hurtigt. I sidste ende vil bakterierne gennemgå en lysering af dens cellevæg, og de nye vira frigives i miljøet..

Hver af disse nyligt frigivne fager kan angribe en ny bakterie. Efterfølgende gentagelse af denne proces gør det muligt for infektionen at vokse eksponentielt. Bakteriofager, der deltager i den lytiske cyklus, kaldes virulente fager.

Lysogen cyklus

I denne cyklus forekommer lysering af værtscellen ikke, som den sker i den lytiske cyklus. Efter adsorptions- og penetrationsstadierne fortsætter integrationsfasen af ​​fag-DNA'et med bakteriecellens trin og bliver en profag..

Fagreplikation vil forekomme samtidigt med bakteriereproduktion. Profagen integreret i bakteriegenomet arves af datterbakterierne. Virussen kan fortsætte uden at manifestere sig i flere bakterielle generationer.

Denne proces er almindelig, når antallet af bakteriofager er højt sammenlignet med antallet af bakterier. Virus, der udfører den lysogene cyklus, er ikke virulente og kaldes tempererede.

Til sidst kan profagerne adskilles fra bakteriegenomet og omdannes til lytiske fager. Sidstnævnte går ind i den litogene cyklus, der fører til bakteriel lysering og infektion af nye bakterier..

Lytisk og lysogen cyklus. Taget og redigeret 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 udviklingscyklus

Nogle bakteriofager udfører adskillige replikationer inde i bakterier. I dette tilfælde, i modsætning til hvad der sker under den lysogene cyklus, forårsager det ikke bakteriel lysis..

Nyligt replikerede vira frigives fra bakterier ved bestemte steder på cellemembranen uden at forårsage deres nedbrydning. Denne cyklus kaldes kontinuerlig udvikling.

Pseudolysogen cyklus

Undertiden er tilgængeligheden af ​​næringsstoffer i mediet dårlig for bakterier at vokse og reproducere normalt. I disse tilfælde antages det, at den tilgængelige cellulære energi ikke er tilstrækkelig til, at fagene producerer lysogeni eller lysis..

På grund af dette går viraerne derefter ind i en pseudolysogen cyklus. Denne cyklus er dog stadig lidt kendt.

Lysogen konvertering

Til sidst, som et resultat af interaktionen mellem profagen og bakterien, kan førstnævnte inducere forekomsten af ​​ændringer i bakteriens fænotype..

Dette sker hovedsageligt når værtsbakterierne ikke er en del af virusens normale cyklus. Dette fænomen kaldes lysogenisk konvertering.

Ændringerne induceret i bakterien af ​​DNA fra profagen øger værtens biologiske succes. Ved at øge bakteriens biologiske kapacitet og overlevelsessucces gavner virussen også.

Denne type gavnlige forhold for begge deltagere kunne klassificeres som en type symbiose. Det skal dog huskes, at vira ikke betragtes som levende væsener.

Den største fordel opnået ved lysogentransformerede bakterier er dens beskyttelse mod angreb fra andre bakteriofager. Lysogen konvertering kan også øge bakteriens patogenicitet i deres værter..

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

Fagoterapi

Fagterapi er en terapi, der består i anvendelse af fager som en kontrolmekanisme for at forhindre spredning af patogene bakterier. Denne bakteriekontrolmetode blev brugt for første gang i 1919.

Ved den lejlighed blev det brugt til at behandle en patient, der lider af dysenteri, hvilket opnåede et fuldstændigt positivt resultat. Fagterapi blev brugt med succes i begyndelsen af ​​det sidste århundrede.

Med opdagelsen af ​​penicillin såvel som andre antibiotiske stoffer blev fagterapi praktisk taget forladt i Vesteuropa og det amerikanske kontinent..

Den vilkårlige anvendelse af antibiotika tillod udseendet af bakteriestammer, der var multiresistente over for antibiotika. Disse bakterier bliver hyppigere og mere resistente.

På grund af dette er der en ny interesse i den vestlige verden i udviklingen af ​​fagterapi til kontrol af forurening og bakterielle infektioner..

Fordele ved fagterapi

1) Væksten af ​​fager forekommer eksponentielt og øger deres virkning over tid, antibiotika tværtimod mister deres virkning over tid på grund af metabolisk ødelæggelse af molekylet.

2) Fager har evnen til at gennemgå mutationer, hvilket gør det muligt for dem at bekæmpe den resistens, som bakterier kan udvikle sig til deres angreb. På den anden side har antibiotika altid det samme aktive princip, så når bakterier udvikler resistens over for sådanne aktive bestanddele, er antibiotika ubrugelige

3) Fagterapi har ikke bivirkninger, der kan være skadelige for patienterne.

4) Udviklingen af ​​en ny fagstamme er en meget hurtigere og billigere procedure end opdagelsen og udviklingen af ​​et nyt antibiotikum.

5) Antibiotika påvirker ikke kun patogene bakterier, men også andre potentielt gavnlige. På den anden side kan fager være artsspecifikke, hvorfor behandlingen mod de bakterier, der er ansvarlige for infektionen, kan begrænses uden at påvirke andre mikroorganismer..

6) Antibiotika dræber ikke alle bakterier, derfor kan overlevende bakterier overføre den genetiske information, der giver antibiotikaresistens til deres afkom og derved skabe resistente stammer. Lysogenetiske bakteriofager dræber de bakterier, de inficerer, hvilket reducerer muligheden for udvikling af resistente bakteriestammer.

Referencer

  1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Betydningen af ​​profager for evolution og virulens af 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 af infektioner hos mennesker. Nuværende farmaceutisk bioteknologi.
  3. Lysogen cyklus. På Wikipedia. Gendannet fra en.wikipedia.org.
  4. R. Miller, M. Day (2008). Bidrag fra lysogeni, pseudolysogeni og sult til fagøkologi. I: Stephen T Abedon (eds) Bakteriofagøkologi: befolkningsvækst, udvikling og virkning af bakterievirus. University Press, Cambridge.
  5. Prada-Peñaranda, A.V. Holguín-Moreno, A.F. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Fagerapi, alternativ til kontrol af bakterielle infektioner. Udsigter i Colombia. Universitas Scientiarum.
  6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fagterapi: Fakta og fiktion. International Journal of Medical Microbiology.

Endnu ingen kommentarer