bakteriofagi su "jedci bakterija" u tome što jesu virusi koji inficiraju i uništavaju bakterija. Ti mikroskopski organizmi, koji se ponekad nazivaju fagi, u prirodi su sveprisutni. Pored infekcije bakterijama, bakteriofagi zaraze i druge mikroskope prokariota poznat kao Archaea. Ova infekcija specifična je za određenu vrstu bakterija ili arheja. Fag koji inficira E. coli na primjer, neće zaraziti bakterijom antraksa. Budući da se bakteriofagi ne zaraze ljudske stanice, oni su korišteni u medicinskoj terapiji za liječenje bakterijske bolesti.
Bakteriofazi imaju tri glavne vrste strukture.
Budući da su bakteriofagi virusi, sastoje se od a nukleinske kiseline (DNA ili RNK) zatvorene unutar proteinske ljuske ili ovojnice. Bakteriofag također može imati proteinski rep pričvršćen na kapsidu, a vlakna repa se protežu od repa. Repna vlakna pomažu fagu da se veže za svog domaćina, a rep pomaže da se ubrizga virus geni u domaćina. Bakteriofag može postojati kao:
- virusni geni u kapsidnoj glavi bez repa
- virusni geni u kapsidnoj glavi s repom
- vlaknasti ili šipkasti oblik s kružnom jednolančanom DNK.
Bakteriofazi spakiraju svoj genom
Kako virusi uklapaju svoj voluminozni genetski materijal u svoje kapside? RNA bakteriofagi, biljni virusi i životinjski virusi imaju samo-sklopivi mehanizam koji omogućava da se virusni genom uklopi u kapsidnu posudu. Čini se da samo virusni RNA genom ima ovaj mehanizam samosavijanja. DNA virusi uklapaju svoj genom u kapsid uz pomoć posebnih enzima poznatih kao enzimi za pakiranje.
Bakteriofagi imaju dva životna ciklusa
Bakteriofagi se mogu reproducirati bilo lizogenim, bilo litskim životnim ciklusima. Lizogeni ciklus poznat je i pod nazivom umjereni ciklus, jer domaćin nije ubijen. Virus ubrizgava svoje gene u bakteriju, a virusni geni se ubacuju u bakterije kromosom. U bakterijski ciklus bakteriofaga, virus se replicira unutar domaćina. Domaćin se ubija kad se tek ponovljeni virusi otvore ili liziraju stanicu domaćina i budu oslobođeni.
Bakteriofagi prenose gene između bakterija
Bakteriofagi pomažu u prenošenju gena između bakterija pomoću genetska rekombinacija. Ova vrsta prijenosa gena poznata je kao transdukcija. Transdukcija se može izvesti ili kroz litski ili lizogeni ciklus. Primjerice, u litičkom ciklusu fag ubrizgava svoju DNA u bakteriju, a enzimi bakterijsku DNK razdvajaju na komade. Phage geni usmjeravaju bakteriju da proizvodi više virusnih gena i virusnih komponenti (kapsidi, rep itd.). Kao novo virusi početi skupljati, bakterijska DNA se može nehotice zatvoriti u virusni kapsid. U ovom slučaju, fag posjeduje bakterijsku DNA umjesto virusne DNK. Kad ovaj fag inficira drugu bakteriju, on ubrizgava DNK iz prethodne bakterije u stanicu domaćina. Donatorska bakterijska DNA tada se može rekombinacijom umetnuti u genom novoinficirane bakterije. Kao rezultat, geni iz jedne bakterije se prenose u drugu.
Bakteriofazi mogu učiniti bakterije štetne za ljude
Bakteriofazi igraju ulogu u ljudskoj bolesti pretvarajući neke bezopasne bakterije u uzročnike bolesti. Neke vrste bakterija, uključujući E. coli, Streptococcus pyogenes (izaziva bolest jedenja mesa), Vibrio kolere (uzrokuje koleru) i Shigella (uzrokuje dizenteriju) postaju štetni kada se geni koji proizvode otrovne tvari prenose na njih putem bakteriofaga. Te su bakterije u stanju zaraziti ljude i uzrokovati ih trovanje hranom i druge smrtonosne bolesti.
Bakteriiofagi se koriste za ciljanje superbaba
Znanstvenici su izolirali bakteriofage koji uništavaju superbugu Clostridium difficile (C. razl). C. razl obično utječe na probavni sustav uzrokujući proljev i kolitis. Liječenje ove vrste infekcije bakteriofazima pruža način očuvanja dobrih crijevnih bakterija, a pritom uništava samo one C. razl klice. Bakteriofagi se vide kao dobra alternativa antibiotici. Zbog prekomjerne upotrebe antibiotika, otporni sojevi bakterija postaju sve češći. Bakteriofagi se također koriste za uništavanje drugih superbugova, uključujući i otporan na lijekove E. coli i MRSA.
Bakteriofazi igraju značajnu ulogu u svjetskom ciklusu ugljika
Bakteriofagi su najzastupljeniji virus u oceanu. Fagi poznati kao Pelagifagi inficiraju i uništavaju bakterije SAR11. Ove bakterije pretvaraju otopljene molekule ugljika u ugljični dioksid i utječu na količinu dostupnog atmosferskog ugljika. Pelagifazi igraju važnu ulogu u ugljičnom ciklusu uništavanjem bakterija SAR11, koje se razmnožavaju velikom brzinom i vrlo se dobro prilagođavaju kako bi izbjegle infekciju. Pelagifazi kontroliraju broj bakterija SAR11, osiguravajući da ne postoji prevelika svjetska proizvodnja ugljičnog dioksida.
izvori:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. "bakteriofag", pristupljeno 7. listopada 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norveška škola za veterinu. "Virusi mogu postati bezopasni E. Coli opasan. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22. travnja 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Sveučilište u Leicesteru. "Virusi koji jedu bakterije. Čarobni su metaci u ratu s super bukama". ScienceDaily. ScienceDaily, 16. listopada 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregon State University. "Rat bez kraja, sa Zemljinim ugljikovim ciklusom u ravnoteži." ScienceDaily. ScienceDaily, 13. veljače 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.