A bakteriofágok vírusok hogy megfertőzik baktériumok és szaporodnak a folyamat során. Minden baktériumhoz tartozik egy sajátos bakteriofág is. A bakteriofágokat az orvostudományban és géntechnika.
Mik azok a bakteriofágok?
A bakteriofágok egy csoportját képviselik vírusok hogy megfertőzik baktériumok és archaea (ősbaktériumok). Ennek során továbbra is szaporodnak, miközben elpusztítják a baktériumot. Minden baktériumhoz tartozik egy sajátos bakteriofág a lock and key elv szerint. A bakteriofágok, a hagyományos meghatározás szerint, mint minden vírusok, nem élő szervezetek. Szaporodásuk a gazdától függ. A gazdán kívül nem zajlanak biokémiai folyamatok. A fágok a enzimek vendéglátójuknak erre a célra. A bakteriofágok csak DNS-ből vagy RNS-ből állnak, amelyeket fehérjebevonat vesz körül. A fágok túlnyomó többségének azonban genetikai anyaga a DNS. A fágokat 1917-ben írta le először Félix Hubert d'Hérelle kanadai biológus. A különféle fágok szerkezete eltér. Alapvetően a bakteriofágok több komponensből állnak. Főleg az úgynevezett T-fágok szerkezetét vizsgálták, amelyek többek között megfertőzik az Escherichia coli baktériumot is. A T fágok egy poliéderből állnak fej, amely a nyak hosszúkás injekciós csatornába (injekciós készülék). Az injekciós berendezés alatt az alaplemez van farokszállal és tüskékkel. A fej egy kapszid, amely nukleinsavat tartalmaz. A kapszida, az injekciós csatorna és az alaplemez fehérjéből készül. A farokrost és a tüskék a fág rögzítését szolgálják a baktérium sejtfalához.
Előfordulás, eloszlás és jellemzők
A bakteriofágok univerzálisan vannak elosztva. Körülbelül 10-től 30 bakteriofág erejéig van jelen tengervíz. Minden baktériumhoz tartozik egy megfelelő fág is. A bakteriofágok szaporodása öt fázisra osztható. Először is, a fág egy adott sejtfal-receptoron felszívódik. A farokszálak végei a sejtfelülethez kapcsolódnak. A következő lépésben a fág befecskendezi DNS-ét vagy RNS-jét a baktériumba. Ezáltal az üres fehérjeborítók a baktérium felületén maradnak. A harmadik fázist latens fázisnak nevezzük, amelynek során nem detektálható fág. A több órán át tartó látencia fázisban megkezdődik a vírus mRNS-vé történő transzláció és a vírus nukleinsavvá történő replikációja. Az úgynevezett termelési szakaszban a vírusos fehérjék előállítják. Ezután a következő érlelési fázisban összeállítják az egyes víruskomponenseket. A vírustermelés befejezése után a lizozim az átalakított baktériumsejt által termelt baktérium feloldja és felszabadítja a keletkezett fágokat.
Jelentőség és funkció
Manapság a bakteriofágokat már számos területen széles körben használják. Különös alkalmazási területek nyílnak meg az orvostudományban, a biológiában vagy az agrártechnikában. Az orvostudományban bakteriofágokat alkalmaznak a baktériumtörzsek kimutatására, bizonyos tulajdonságaik miatt baktériumok. Ezt az alkalmazási területet lizotípiának hívják. Jelenleg intenzív kutatás folyik a fertőzésekben bakteriofágokat használó baktériumok leküzdésére. Különösen az egyre növekvő szám benyomása alatt antibiotikum rezisztens baktériumtörzsek, ez a kutatási terület egyre nagyobb jelentőséget kap. A fágok alacsony stabilitása a testben azonban problematikus. A test saját fagocitái azonnal eltávolítják őket. Elvileg ezt a lehetséges alkalmazást már Félix Hubert d'Hérelle mérlegelte. Felfedezése és bevezetése után azonban antibiotikumok, ennek a lehetséges alkalmazásnak a kutatási eredményeit teljesen elfelejtették. A D'Hérelle által 1934-ben alapított Eliava Fágkutató Intézet azonban ma is működik a grúziai Tbilisziben. A Ludwik Hirszfeld Immunológiai és Kísérleti Intézettel együtt Terápia a lengyelországi Wroclawban ma ott folytatják a küzdelem alternatív módjainak kutatását antibiotikum-rezisztens baktériumok fágok alkalmazásával. A fágokat az élelmiszeriparban is sokféleképpen használják. Például különféle fág spray-ket használnak a sajt vagy kolbász csomagolásában, hogy megvédjék őket a baktériumoktól. Génmanipuláció szintén fő alkalmazási terület. Ma például a fágokat bizonyos gének vektoraként használják, és baktériumokba viszik be. Ennek a módszernek a segítségével inzulin-termelő baktériumtörzsek Escherichia coli előállíthatók. Ezek a vektorok egyre nagyobb jelentőséggel bírnak más hatóanyagok előállítása szempontjából is. Ezenkívül részben felhasználhatók genetikai hibák leküzdésére.
Betegségek és rendellenességek
A bakteriofágok azonban nemcsak pozitív hatásokat mutatnak. Néhány komoly fertőző betegségek csak a fágok bevonásával törhet ki. Például, torokgyík a Corynebacterium diphtheriae baktérium okozza. A betegség azonban csak akkor törhet ki, ha a Corynebacterium diphtheriae is egyszerre fertőzött bakteriofágokkal. A fágokkal való fertőzés után ezek a baktériumok termelik a jellegzetes toxint, amely a súlyos, esetenként életveszélyes tüneteket okozza. A betegség olyan jelekkel kezdődik, mint nyelési nehézség, lazaság, hányinger és a hasi fájdalom. A mandulákon fehér bevonat jelenik meg, amelynek rossz, édes szaga van. Olyan komplikációk, mint pl tüdőgyulladás or szívizomgyulladás gyakoriak és végzetesek lehetnek. A bakteriofágok által okozott másik betegség az skarlátvörös láz. Skarlátvörös láz okozta streptococcus bakteriofágokkal fertőzött. Ezen fertőzés révén a baktériumok különösen alattomos toxint termelnek. A betegség súlyos jelei jelentkeznek hidegrázás, láz, hányás és a torokgyulladás. Kezdetben a nyelv fehér színű, de néhány nap múlva málnapiros lesz. A bőrkiütés is előfordul. Ha a baktérium nem volt megfertőzve bakteriofágokkal, akkor csak vezet ártalmatlannak mandulagyulladás. Kolera a Vibrio cholerae nevű bakteriofágokkal fertőzött baktérium is okozza.
