- Bakteriofág
- Cyklus virové infekce
- Lytický cyklus
- Lysogenní cyklus
- Cyklus nepřetržitého vývoje
- Pseudolysogenní cyklus
- Lysogenní konverze
- Fagoterapie
- Výhody fágové terapie
- Reference
Lyzogenní cyklus, nazývaný také lyzogenie, je etapou v reprodukčním procesu některých virů, a to především ty, které infikují bakterie. V tomto cyklu virus vloží svou nukleovou kyselinu do genomu hostitelských bakterií.
Tento cyklus tvoří spolu s lytickým cyklem dva hlavní replikační mechanismy virů. Když bakteriofág v průběhu lysogenního cyklu vloží svou DNA do bakteriálního genomu, stane se proroctvím.
Zlir'a. Španělská verze Alejandra Porto, přes Wikimedia Commons
Bakterie infikované tímto prorokem nadále žijí a množí se. Dojde-li k bakteriální reprodukci, získá se také replika proroctví. To má za následek, že každá dceřinná bakteriální buňka je také infikována proroctvím.
Rozmnožování infikovaných bakterií, a tedy i jeho hostitelského profágu, může pokračovat po několik generací, aniž by došlo k žádnému projevení viru.
Někdy spontánně nebo v podmínkách stresu prostředí se DNA viru oddělí od bakteriální. Když dojde k separaci bakteriálního genomu, virus iniciuje lytický cyklus.
Toto reprodukční stadium viru způsobí prasknutí bakteriální buňky (lýza) umožňující uvolnění nových kopií viru. Eukaryotické buňky jsou také citlivé na napadení lysogenními viry. Dosud však není známo, jak dochází k inzerci virové DNA do genomu eukaryotické buňky.
Bakteriofágový virus vstřikující genom do bakterií. Převzato a upraveno od: Thomas Splettstoesser. (Přeložil Alejandro Porto do španělštiny), přes Wikimedia Commons.
Bakteriofág
Viry, které infikují pouze bakterie, se nazývají bakteriofágy. Oni jsou také známí jako fágy. Velikost tohoto typu viru je velmi variabilní, s rozsahem velikostí přibližně 20 až 200 nm.
Bakteriofágy jsou všudypřítomné a mohou růst prakticky v jakémkoli prostředí, kde se bakterie nacházejí. Odhaduje se například, že o něco méně než tři čtvrtiny bakterií, které žijí v moři, je infikováno fágy.
Cyklus virové infekce
Virová infekce začíná adsorpcí fágu. Fágová adsorpce nastává ve dvou fázích. V prvním, zvaném reverzibilní, je interakce mezi virem a jeho potenciálním hostitelem slabá.
Jakákoli změna podmínek prostředí může způsobit ukončení této interakce. V nevratné interakci jsou naopak zahrnuty specifické receptory, které zabraňují přerušení interakce.
DNA viru může vstoupit dovnitř bakterie pouze tehdy, když dojde k nevratné interakci. Následně a v závislosti na typu fágu mohou tyto provádět různé reprodukční cykly.
Kromě již popsaných lytických a lysogenních cyklů existují dva další reprodukční cykly, cyklus kontinuálního vývoje a pseudolysogenní cyklus.
Lytický cyklus
Během této fáze dochází k rychlé replikaci viru v bakteriích. Nakonec bakterie podstoupí lýzu své buněčné stěny a nové viry se uvolní do životního prostředí.
Každý z těchto nově vydaných fágů může napadnout novou bakterii. Opakované opakování tohoto procesu umožňuje, aby infekce rostla exponenciálně. Bakteriofágy, které se účastní lytického cyklu, se nazývají virulentní fágy.
Lysogenní cyklus
V tomto cyklu nenastane lýza hostitelské buňky, stejně jako v lytickém cyklu. Po fázi adsorpce a penetrace pokračuje fáze integrace fágové DNA do fáze bakteriální buňky a stává se proroctvím.
Replikace fágu bude probíhat současně s bakteriální reprodukcí. Prorok integrovaný do bakteriálního genomu zdědí dceřiné bakterie. Virus může pokračovat, aniž by se projevil několik bakteriálních generací.
Tento proces je běžný, když je počet bakteriofágů vysoký ve srovnání s počtem bakterií. Viry, které provádějí lysogenní cyklus, nejsou virulentní a nazývají se mírné.
Nakonec mohou být profágy odděleny od bakteriálního genomu a transformovány do lytických fágů. Ten vstupuje do litogenního cyklu, který vede k bakteriální lýze a infekci nových bakterií.
Lytický a lysogenní cyklus. Převzato a upraveno z: Suly12, z Wikimedia Commons
Cyklus nepřetržitého vývoje
Některé bakteriofágy provádějí uvnitř bakterií četné replikace. V tomto případě, na rozdíl od toho, co se děje během lysogenního cyklu, nezpůsobuje bakteriální lýzu.
Nově replikované viry jsou uvolňovány z bakterií konkrétními místy na buněčné membráně, aniž by způsobovaly jejich prasknutí. Tento cyklus se nazývá neustálý vývoj.
Pseudolysogenní cyklus
Dostupnost živin v médiu je někdy špatná, protože bakterie normálně rostou a množí se. V těchto případech se má za to, že dostupná buněčná energie není dostatečná pro to, aby fágy produkovaly lysogenezi nebo lýzu.
Z tohoto důvodu pak viry vstupují do pseudolysogenního cyklu. Tento cyklus je však stále málo známý.
Lysogenní konverze
Nakonec, jako produkt interakce mezi prophage a bakterií, může první vyvolat výskyt změn ve fenotypu bakterie.
K tomu dochází hlavně v případě, že hostitelské bakterie nejsou součástí normálního cyklu viru. Tento jev se nazývá lysogenní přeměna.
Změny vyvolané v bakterii DNA proroctví zvyšují biologický úspěch hostitele. Zvýšením biologické kapacity a úspěchu přežití bakterií také virus prospívá.
Tento typ prospěšného vztahu pro oba účastníky lze klasifikovat jako typ symbiózy. Je však třeba si uvědomit, že viry nejsou považovány za živé bytosti.
Hlavní výhoda získaná lysogenně transformovanými bakteriemi je její ochrana proti napadení jinými bakteriofágy. Lysogenní přeměna může také zvýšit patogenitu bakterií v jejich hostitelích.
I nepatogenní bakterie se může stát patogenní lysogenní konverzí. Tato změna v genomu je trvalá a dědičná.
Fagoterapie
Fágová terapie je terapie, která spočívá v aplikaci fágů jako kontrolního mechanismu, aby se zabránilo šíření patogenních bakterií. Tato metodika bakteriální kontroly byla použita poprvé v roce 1919.
Při této příležitosti byl použit k léčbě pacienta trpícího úplavicí, čímž byl získán zcela příznivý výsledek. Fágová terapie byla úspěšně použita na začátku minulého století.
S objevem penicilinu a dalších antibiotických látek byla fágová terapie prakticky zastavena v západní Evropě a na americkém kontinentu.
Nerozlišující použití antibiotik umožnilo výskyt bakteriálních kmenů multirezistentních na antibiotika. Tyto bakterie jsou stále častější a odolnější.
Z tohoto důvodu je v západním světě nový zájem o vývoj fágové terapie pro kontrolu kontaminace a bakteriálních infekcí.
Výhody fágové terapie
1) Růst fágů nastává exponenciálně, zvyšuje se jejich účinek v průběhu času, antibiotika naopak ztrácí svůj účinek v průběhu času v důsledku metabolické destrukce molekuly.
2) Fágy mají schopnost podstoupit mutace, což jim umožňuje bojovat proti rezistenci, kterou se bakterie mohou vyvinout k jejich útoku. Na druhé straně antibiotika mají vždy stejnou účinnou látku, takže když se u bakterií vyvine rezistence na takové účinné látky, jsou antibiotika zbytečná
3) Fágová terapie nemá vedlejší účinky, které mohou být pro pacienty škodlivé.
4) Vývoj nového kmene fága je mnohem rychlejší a levnější postup než objev a vývoj nového antibiotika.
5) Antibiotika ovlivňují nejen patogenní bakterie, ale i jiné potenciálně prospěšné bakterie. Fágy, na druhé straně, mohou být druhově specifické, takže léčba proti bakteriím zodpovědným za infekci může být omezena, aniž by byly ovlivněny jiné mikroorganismy.
6) Antibiotika nezabíjejí všechny bakterie, takže přežívající bakterie mohou přenášet genetické informace, které propůjčují jejich potomkům rezistenci vůči antibiotikům, a vytvářejí tak rezistentní kmeny. Lysogenetické bakteriofágy ničí bakterie, které infikují, což snižuje možnost vzniku rezistentních bakteriálních kmenů.
Reference
- L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Význam proroctví pro vývoj a virulenci bakteriálních patogenů. Virulence.
- E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Fágová terapie v klinické praxi: Léčba lidských infekcí. Současná farmaceutická biotechnologie.
- Lysogenní cyklus. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org.
- R. Miller, M. Day (2008). Příspěvek lysogeny, pseudolysogeny a hladovění do fágové ekologie. In: Stephen T Abedon (eds) Ekologie bakteriofágů: růst populace, vývoj a dopad bakteriálních virů. University Press, Cambridge.
- C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). Fágová terapie, alternativa pro kontrolu bakteriálních infekcí. Vyhlídky v Kolumbii. Universitas Scientiarum.
- M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fágová terapie: Fakta a fikce. Mezinárodní žurnál lékařské mikrobiologie.