A prophage a mérsékelt hőmérsékletű bakteriofágok fág DNS-ének nevezzük, amikor jelen van a bakteriális gazdasejtben. A bakteriofágokat Félix Hubert d'Hérelle fedezte fel 1917-ben vírusok amelyek alkalmazkodtak a specifikushoz baktériumok. Későbbi kutatások megkülönböztették a magas virulenciájú lítikus fágot, valamint a mérsékelt éghajlatú fágot a néma profággal és a lizogén ciklussal.
Mik azok a prófágák?
A mérsékelt éghajlatú bakteriofág prophágja jelen lehet plazmidként a gazdasejtben, vagy beépülhet a baktérium DNS-be. Ehhez a mérsékelt fágnak el kell fogadnia a lizogén ciklust a fág DNS injektálásakor. Különbséget tesznek a lítikus és a lizogén ciklus között. Míg a lítikus ciklus a gazdasejt gyors szaporodását és későbbi lízisét okozza a genetikai anyag injektálása után, a lizogén ciklusban a fág represszor génjeit injektálják a gazdasejtbe, hogy elnyomják a lítikus ciklust, vagyis a sejt. A mérsékelt fág a környezettől függően válthat a lítikus és a lizogén ciklus között feltétel ajándék. A lítikus ciklus a fággének hagyományos megközelítésére utal a gazdasejtben. A vírus DNS injektálása után a gazdasejtben gyors a replikáció. A kapszid és a farokszál után fehérjék a vírus DNS-en felül replikálódtak, és az egyes részekből számos új vírusrészecskét állítottak össze, a gazdasejt sejtfalát szétesik. lizozim. A sejtfal feloldódása után az új fágok felszabadulnak, és mostantól további baktériumsejtekbe fecskendezhetik DNS-ét. Ez a folyamat körülbelül egy órán belül befejeződik. Az új vírusrészecskék nagy száma miatt ezt a folyamatot „virulens formának” nevezik. Mivel a gazdasejt falát elpusztítja lizozim, a „lytikus ciklus” kifejezést használják. A mérsékelt fágban a gazdasejt gyors replikációja és az azt követő lízise nem feltétlenül lép életbe. A meglévőtől függően környezeti tényezők, a mérsékelt fág váltakozhat a lítikus és a lizogén ciklus között. A lítikus ciklus elnyomható a represszor gének injektálásával, és a lizogén ciklus a végtelenségig megkezdődhet. A lizogén ciklusban a fág genetikai anyaga beilleszkedik a csíra genetikai anyagába, és itt határozatlan ideig fennmaradhat. Az injektált genetikai anyagot „csendesnek” nevezik, és „prophágának” definiálják. A prophág plazmidként tartózkodhat a gazdasejt citoplazmájában, vagy beépülhet a baktérium genetikai anyagába. A vírus genetikai anyagának integrálása nagyfokú specializálódást igényel. A mérsékelt éghajlatú fágok genetikai anyaga csak a bakteriális DNS meghatározott pozícióihoz köthető. Ezzel szemben az egyes mérsékelt éghajlatú fágtörzsek genetikai anyaga mindig azonosítható a baktériumgenom ugyanazon pozícióiban. A sikeres adaptációnak köszönhetően a prophágok a baktériumsejt-osztódás haszonélvezőivé válnak. A gazdasejt mitózisának osztódási folyamata során a vírusgenom továbbjut. További továbbítás másoknak baktériumok konjugációval fordulhat elő. A prágák tehát teljes baktérium törzseken terjedhetnek, különböző átvitel útján. A környezeti hatások, mint például az UV fény vagy bizonyos vegyi anyagok, késztethetik a prophágát a lítikus ciklusra való visszatérésre és agresszív replikációra. Ezenkívül a prophág a gazdasejt transzkripciós folyamatait is kihasználja: A fág injektált represszor génjeit bizonyos káros DNS felismeri. enzimek a baktérium és lebomlott. A represszor gének lebomlásának önpusztító hatása van a gazdasejtben. A lítikus ciklust már nem lehet elnyomni, és a prophág a lizogén állapotról agresszív replikációra vált át, amely a baktérium sejtfalának ezt követő feloldódásával végződik.
Előfordulás, eloszlás és tulajdonságok
A fágok rendkívül specializáltak vírusok amelyek alkalmazkodtak az egyes baktériumtörzsekhez. Így nem minden bakteriofág férhet hozzá minden baktériumhoz. A specifikus gazdasejt nélküli szaporítás a bakteriofág számára nem lehetséges. Az erős specializáció oda vezet, hogy a bakteriofágok ugyanazon a terepen találhatók meg, mint a gazdasejtjeik. Ugyanez igaz még ennél is nagyobb mértékben a prophágokra. Mivel a prophágok nem konvencionálisak vírusok és pusztán vírus genetikai anyagként mutatják be magukat a gazdaszervezeten belül, csak a definíció alapján nem találhatók meg a hozzárendelt sejteken kívül. Ezenkívül meg kell említeni, hogy a bakteriofágok száma (10-től 30-ig XNUMX) tengervíz önmagában, és így az egész bolygón több fág található, mint élő organizmus. Ez ellentétben áll a hivatalosan kutatott tizenkilenc tizenkilenc bakteriofág eltűnően kis számával, ami megnehezíti a pontos kimutatást előfordulásukról.
Jelentőség és funkció
Fág terápia az 1920-as években fejlesztették ki, és Kelet-Európában ma is sikeresen használják a különféle harcok ellen fertőző betegségek. A fág előnyei terápia nyilvánvalóak: a bakteriofágok csak az egyes törzseket károsítják baktériumok míg antibiotikumok általános károsító hatása van a test baktériumaira. A felfedezése penicillin az 1940-es években hatalmas antibiotikum használata nyugaton és ennek eredményeként a fágkutatás leállítása. Az ezt követő felhalmozódás antibiotikum az ellenállások az 1990-es években fokozott érdeklődést váltottak ki a bakteriofágok iránt. A fág fókusza azonban terápia agresszív virulenciájú és kizárólag lítikus ciklusú bakteriofágokon található, míg a mérsékelt éghajlatú bakteriofágok és prophágok mindeddig csak csekély szerepet játszottak.
Betegségek és betegségek
Néhány kórokozók virulenciájukat csak a prophágokkal való szimbiózis útján állapíthatják meg. A Clostridium botulinum képes előállítani a rettegetteket botulinum toxin csak integrált fág DNS segítségével. Streptococcus a pyogének csak okozhatnak skarlátvörös láz a prophág DNS-sel kombinálva. A Vibrio cholerae termel kolera csak speciális próféták révén. Ez is mutatja a fágok fontosságát az emberi orvoslás szempontjából. Az egész baktériumtörzs elveszítheti patogén potenciálját, ha a felelős prophágokat konkrétan ki lehet küszöbölni.
