Bakteriophage: Was es ist, wie man es identifiziert und Lebenszyklen (lytisch und lysogen)

Inhalt

• Eigenschaften des Bakteriophagen
• Wie passiert der lytische und lysogene Zyklus?
• Lysezyklus
• Lysogener Zyklus
• Was ist Phagentherapie?

Bakteriophagen, auch als Phagen bekannt, sind eine Gruppe von Viren, die in der Lage sind, Bakterienzellen zu infizieren und zu vermehren, und die beim Verlassen ihre Zerstörung fördern.

Bakteriophagen kommen in verschiedenen Umgebungen vor und können aus Wasser, Boden, Lebensmitteln und sogar anderen Mikroorganismen isoliert werden. Obwohl es auch im Körper vorhanden sein kann, hauptsächlich in der Haut, in der Mundhöhle, in der Lunge sowie im Harn- und Magen-Darm-System, verursachen Bakteriophagen keine Krankheiten oder Veränderungen im menschlichen Körper, da sie prokaryotisch bevorzugt werden Zellen, dh weniger Zellen, wie Bakterien.

Darüber hinaus können sie die Immunantwort des Körpers stimulieren, so dass sie nicht auf die Mikroorganismen einwirken können, die für das ordnungsgemäße Funktionieren des Organismus verantwortlich sind, und darüber hinaus eine hohe Spezifität in Bezug auf ihren Wirt, dh den pathogenen Mikroorganismus, aufweisen. Somit werden die Bakterien, die Teil des Mikrobioms sind, aufgrund der positiven Beziehung zwischen den Bakteriophagen und dem Immunsystem nicht zerstört.

Eigenschaften des Bakteriophagen

Bakteriophagen sind Viren, die in verschiedenen Umgebungen, einschließlich des menschlichen Körpers, vorkommen können. Sie verursachen jedoch keine Veränderungen oder Krankheiten, da sie keine Spezifität für die Zellen aufweisen, aus denen der Körper besteht. Andere Eigenschaften des Bakteriophagen sind:

• Sie werden von einem Kapsid gebildet, einer Struktur, die von Proteinen gebildet wird, deren Funktion darin besteht, das genetische Material des Virus zu schützen.
• Sie können verschiedene Arten von genetischem Material aufweisen, wie doppelsträngige DNA, einzelsträngige DNA oder RNA;
• Bakteriophagen können nicht nur hinsichtlich ihres Erbguts unterschieden werden, sondern auch anhand der Struktur des Kapsids.
• Sie können sich außerhalb eines Wirts nicht vermehren, dh sie müssen mit einer Bakterienzelle in Kontakt sein, damit eine Replikation stattfinden kann. Aus diesem Grund können sie auch als "bakterielle Parasiten" bezeichnet werden.
• Sie haben eine hohe Spezifität für den Wirt, bei dem es sich um Bakterienzellen handelt.

Die Klassifizierung von Bakteriophagen wird noch untersucht. Einige Eigenschaften können jedoch zur Differenzierung und Klassifizierung von Bakteriophagen nützlich sein, z. B. Art des genetischen Materials, Morphologie, genomische Eigenschaften und physikalisch-chemische Eigenschaften.

Wie passiert der lytische und lysogene Zyklus?

Die lytischen und lysogenen Zyklen sind Vermehrungszyklen des Bakteriophagen bei Kontakt mit der Bakterienzelle und können nach dem Verhalten des Virus unterschieden werden.

Lysezyklus

Der Lysezyklus ist einer, in dem nach der Injektion des genetischen Materials des Bakteriophagen in die Bakterienzelle die Replikation und Bildung neuer Bakteriophagen stattfindet, die beim Verlassen die Bakterienzelle zerstören. Im Allgemeinen läuft der Zyklus also wie folgt ab:

1. Adsorption: der Bakteriophage haftet über die Membranrezeptoren an der Membran der anfälligen Bakterienzelle;
2. Eintritt oder Penetration: das genetische Material des Bakteriophagen gelangt in die Bakterienzelle;
3. Reproduzieren: Dieses genetische Material koordiniert die Synthese von Proteinen und anderen DNA-Molekülen, wenn es sich um einen DNA-Bakteriophagen handelt.
4. Versammlung: neue Bakteriophagen werden gebildet und die replizierte DNA wird mit Hilfe der synthetisierten Proteine ​​verpackt, wodurch das Kapsid entsteht;
5. Lise: Der gebildete Bakteriophage verlässt die Bakterienzelle und fördert deren Zerstörung.

Lysogener Zyklus

Im lysogenen Zyklus wird das genetische Material des Bakteriophagen in das des Bakteriums eingebaut. Dieser Prozess kann jedoch nur die Stummschaltung der Virulenzgene des Bakteriums darstellen und ist darüber hinaus ein reversibler Prozess. Dieser Zyklus läuft wie folgt ab:

1. Adsorption: der Bakteriophage adsorbiert an der Bakterienmembran;
2. Eingang: das genetische Material des Bakteriophagen gelangt in die Bakterienzelle;
3. Integration: es gibt die Integration des genetischen Materials des Bakteriophagen mit dem des Bakteriums, das als Profago bekannt wird;
4. Teilung: Das rekombinierte Material, der Profago, teilt sich nach der bakteriellen Teilung.

Der Profagus ist nicht aktiv, dh seine Gene werden nicht exprimiert und führen daher nicht zu negativen Veränderungen der Bakterien und es handelt sich um einen vollständig reversiblen Prozess.

Aufgrund der Tatsache, dass Bakteriophagen mit dem genetischen Material des Bakteriums interagieren und dessen Zerstörung fördern können, können diese Viren in der Studie verwendet werden, um neue Strategien zur Bekämpfung multiresistenter Infektionen zu entwickeln.

Was ist Phagentherapie?

Die Phagentherapie, auch als Phagentherapie bekannt, ist eine Art der Behandlung, bei der Bakteriophagen zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen verwendet werden, insbesondere solchen, die durch multiresistente Mikroorganismen verursacht werden. Diese Art der Behandlung ist sicher, da Bakteriophagen nur gegen pathogene Bakterien wirksam sind und die normale Mikrobiota der Person erhalten.

Obwohl diese Art der Therapie seit Jahren beschrieben wird, hat sie erst jetzt in der Literatur an Bedeutung gewonnen, da immer mehr Bakterien auf eine konventionelle Behandlung mit Antibiotika ansprechen.

Obwohl es sich um eine günstige Technik handelt, weist die Phagentherapie einige Einschränkungen auf. Jede Art von Bakteriophagen ist spezifisch für ein bestimmtes Bakterium, so dass diese Phagen nicht isoliert zur Bekämpfung von Infektionen verwendet werden könnten, die durch verschiedene Mikroorganismen verursacht werden. In diesem Fall könnte jedoch ein "Phagencocktail" gemäß den als für die Infektion verantwortlichen Mikroorganismen formuliert werden . Darüber hinaus können Bakteriophagen hauptsächlich aufgrund des lysogenen Zyklus die Übertragung von Resistenzgenen auf das Bakterium fördern, wodurch die Behandlung unwirksam wird.