Що таке лізогенний цикл?



The Лізогенний цикл, Також називається лізогенія, являє собою стадію процесу розмноження деяких вірусів, переважно тих, які інфікують бактерії. У цьому циклі вірус вставляє свою нуклеїнову кислоту в геном бактерії-господаря.

Цей цикл утворює, разом з літичним циклом, два основні механізми реплікації вірусу. Коли бактеріофаг, під час лізогенного циклу, вставляє свою ДНК в бактеріальний геном, він стає профанним.

Бактерія, інфікована цим профаном, продовжує жити і розмножуватися. Коли відбувається розмноження бактерій, також отримують репліку профага. Це призводить до того, що кожна дочірня клітина бактерії також інфікована профаном.

Розмноження інфікованих бактерій, а отже і їх профага господаря, може тривати протягом декількох поколінь без прояву вірусу..

Іноді, спонтанно, або в умовах екологічного стресу, ДНК вірусу відокремлюється від бактеріальної. Коли відбувається відділення бактеріального геному, вірус ініціює літичний цикл.

Ця репродуктивна стадія вірусу призведе до розриву бактеріальної клітини (лізису), що дозволяє вивільнити нові копії вірусу. Еукаріотичні клітини також сприйнятливі до атаки лізогенними вірусами. Однак ще не відомо, як відбувається вставка вірусної ДНК в геном еукаріотичної клітини.

Індекс

  • 1 Бактеріофаг
  • 2 Цикл вірусної інфекції
    • 2.1
    • 2.2. Лізогенний цикл
    • 2.3 Цикл постійного розвитку
    • 2.4 Псевдолізеногенний цикл
  • 3 Лізогенна конверсія
  • 4 Фаготерапія
    • 4.1 Переваги фаготерапії
  • 5 Посилання

Бактеріофаг

Віруси, які інфікують тільки бактерії, називаються бактеріофагами. Вони також відомі як фаги. Розмір цього типу вірусу досить мінливий, з діапазоном розмірів, який може становити приблизно від 20 до 200 нм.

Бактеріофаги є повсюдними, здатні розвиватися практично в будь-якому середовищі, де виявляються бактерії. Було оцінено, наприклад, що трохи менше трьох чвертей бактерій, що населяють море, інфіковані фагами.

Цикл вірусних інфекцій

Вірусна інфекція починається з адсорбції фага. Фагова адсорбція відбувається в дві стадії. У першому, відомому як оборотний, взаємодія між вірусом і його потенційним господарем є слабким.

Будь-яка зміна умов навколишнього середовища може призвести до припинення цієї взаємодії. Натомість у незворотній взаємодії беруть участь специфічні рецептори, що перешкоджають перериванню взаємодії.

ДНК вірусу може проникати всередину бактерій тільки тоді, коли відбувається незворотна взаємодія. Згодом і в залежності від типу фага вони можуть виконувати різні репродуктивні цикли.

Окрім вже описаних літичних і лізогенних циклів, існують ще два репродуктивних циклу, безперервний розвиток і псевдоліогенний.

Літичний цикл

Під час цієї стадії реплікація вірусу всередині бактерій відбувається швидко. Зрештою, бактерії зазнають лізису його клітинної стінки, і нові віруси викидаються в навколишнє середовище.

Кожен з цих новостворених фагів може атакувати нову бактерію. Послідовне повторення цього процесу дозволяє експоненціально зростати. Бактеріофаги, які беруть участь у літичному циклі, називаються вірулентними фагами.

Лізогенний цикл

У цьому циклі лізис клітини-хазяїна не відбувається, як це відбувається в литическом циклі. Після стадій адсорбції і проникнення продовжують стадію інтегрування ДНК фага з ДНК бактеріальної клітини, щоб стати профагом.

Реплікація фагів відбуватиметься одночасно з відтворенням бактерій. Профагос, інтегрований у бактеріальний геном, успадкують дочірні бактерії. Вірус може продовжуватися без прояву для декількох бактеріальних поколінь.

Цей процес є частим, коли кількість бактеріофагів висока порівняно з кількістю бактерій. Віруси, які здійснюють лізогенний цикл, не є вірулентними і називаються помірними.

Зрештою, профагос можна відокремити від бактеріального геному і трансформувати в літичні фаги. Останні входять в літогенний цикл, що призводить до лізису бактерій і інфікування нових бактерій.

Безперервний цикл розвитку

Деякі бактеріофаги виконують численні реплікації всередині бактерій. При цьому, всупереч тому, що відбувається під час лізогенного циклу, він не викликає лізис бактерій.

Знову реплікуються віруси вивільняються з бактерій у певних місцях на мембрані клітини, не викликаючи їх розпаду. Цей цикл називається безперервним розвитком.

Псевдоліогенний цикл

Іноді наявність поживних речовин в навколишньому середовищі є бідним для росту бактерій і нормального відтворення. У цих випадках вважається, що наявна клітинна енергія недостатня для фагів для продукування лізогенії або лізису.

Через це віруси потім вводять псевдолізогенний цикл. Однак цей цикл все ще мало відомий.

Лізогенна конверсія

Зрештою, продукт взаємодії профаго і бактерії, перший може викликати появу змін у фенотипі бактерії.

Це відбувається головним чином, коли бактерія-господар не є частиною звичайного циклу вірусу. Це явище називається лизогенной конверсією.

Зміни, викликані в бактеріях ДНК профага, підвищують біологічний успіх господаря. Підвищуючи біологічну ємність і виживаючи успіх бактерій, вірус також виграє..

Цей тип корисних відносин для обох учасників можна класифікувати як тип симбіозу. Однак слід пам'ятати, що віруси не вважаються живими істотами.

Основною перевагою, отриманою від лізогенно трансформованих бактерій, є їх захист від нападу інших бактеріофагів. Лізогенна конверсія також може підвищити патогенність бактерій у їх господарів.

Навіть непатогенні бактерії можуть стати патогенними шляхом лізогенної конверсії. Ця зміна в геномі є постійною і спадковою.

Фаготерапія

Фаготерапія - це терапія, яка передбачає застосування фага як механізму контролю для запобігання поширенню патогенних бактерій. Ця методологія бактеріального контролю була вперше використана в 1919 році.

З цього приводу її застосовували для лікування хворого на дизентерію, отримуючи абсолютно сприятливий результат. Фаготерапія успішно застосовувалася на початку минулого століття.

З відкриттям пеніциліну, а також інших антибіотичних речовин, фаготерапія практично була відкинута в Західній Європі та на американському континенті..

Невибіркове застосування антибіотиків дозволило появі мультирезистентних до антибіотиків штамів бактерій. Ці бактерії стають більш частими і більш стійкими.

Завдяки цьому з'являється новий інтерес у західному світі до розвитку фаготерапії для контролю забруднення та бактеріальних інфекцій.

Переваги фаготерапії

1) Фаговий ріст відбувається експоненціально, збільшуючи його дію в часі, антибіотики навпаки, вони втрачають свою дію з часом за рахунок метаболічної деструкції молекули \ t.

2) Фаги мають здатність проходити мутації, що дозволяє їм боротися з опором, який бактерії можуть розвинути до їх нападу. На противагу цьому, антибіотики завжди мають однаковий активний інгредієнт, тому, коли бактерії розвивають стійкість до таких активних інгредієнтів, антибіотики марні.

3) Фаготерапія не має побічних ефектів, які можуть бути шкідливими для пацієнтів.

4) Розвиток нового штаму фага є набагато швидшим і дешевшим, ніж відкриття і розробка нового антибіотика.

5) Антибіотики впливають не тільки на патогенні бактерії, але й на інші потенційно корисні. Фаги, з іншого боку, можуть бути видоспецифичними, так що лікування проти бактерій, відповідальних за інфекцію, може бути обмежене, не впливаючи на інші мікроорганізми..

6) Антибіотики не вбивають всіх бактерій, тому вижили бактерії можуть передавати генетичну інформацію, яка надає стійкість до антибіотика їхнім нащадкам, створюючи таким чином стійкі штами. Лізогенетичні бактеріофаги вбивають бактерії, які вони інфікують, зменшуючи можливість розвитку стійких бактеріальних штамів.

Список літератури

  1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Важливість профагів до еволюції і вірулентності бактеріальних патогенів. Вірулентність.
  2. Е. Куттер, Д. Де Вос, Г. Гвасалія, З. Алавідзе, Л. Гогохия, С. Кул, С. Т. Abedon (2010). Фаготерапія в клінічній практиці: Лікування інфекцій людини. Сучасна фармацевтична біотехнологія.
  3. Лізогенний цикл. У Вікіпедії. Отримано з en.wikipedia.org.
  4. Р. Міллер, М. День (2008). Внесок лізогенії, псевдолізогенії та голодування до фагової екології. У: Stephen T Abedon (eds) Екологія бактеріофагів: ріст населення, еволюція та вплив бактеріальних вірусів. University Press, Cambridge.
  5. C. Prada-Peñaranda, A.V. Ольгін-Морено, А.Ф. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Фаготерапія, альтернативна для контролю бактеріальних інфекцій. Перспективи в Колумбії. Universitas Scientiarum.
  6. М. Скурник, Е. Штраух (2006). Фаготерапія: факти і вигадка. Міжнародний журнал медичної мікробіології.