bacteriofagen zijn virussen die binnen een bacterie infecteren en zich vermenigvuldigen. Gematigde Fagen (zoals lambdafaag) kunnen zich reproduceren gebruikend zowel de lytic als de lysogenic cyclus. Via de lysogenic cyclus, wordt het genoom van de bacteriofaag niet uitgedrukt en in plaats daarvan geïntegreerd in het genoom van de bacteriën om de profage te vormen. Aangezien de genetische informatie van de bacteriofaag in de genetische informatie van de bacteriën als profage wordt opgenomen, herhaalt de bacteriofaag passief aangezien de bacterie zich verdeelt om cellen van de dochterbacteriën te vormen., In dit scenario bevatten de cellen van de dochterbacteriën profage en staan bekend als lysogenen. De lysogenen kunnen in de lysogenic cyclus vele generaties blijven maar kunnen op om het even welk ogenblik via een proces overgaan dat als inductie wordt bekend. Tijdens inductie, wordt profage DNA uitgesneden uit het bacteriële genoom en getranscribeerd en vertaald om laagproteã nen voor het virus te maken en lytische groei te regelen.
het modelorganisme voor het bestuderen van lysogenie is de lambdafaag., Profage integratie, onderhoud van lysogenie, inductie, en controle van faag genoom excisie in inductie wordt beschreven in detail in de lambda phage artikel.
Fitness tradeoffs voor bacteriaEdit
bacteriofagen zijn parasitair omdat ze hun gastheren infecteren, bacteriële machines gebruiken om zich te vermenigvuldigen en uiteindelijk de bacteriën Lysen. De gematigde Fagen kunnen tot zowel voordelen als nadelen voor hun gastheren via de lysogenic cyclus leiden. Tijdens de lysogenic cyclus, wordt het virusgenoom opgenomen als profage en een repressor verhindert virale replicatie., Niettemin, kan een gematigde faag repressie ontsnappen om zich te herhalen, virale deeltjes te produceren, en de bacteriën te lyseren. De gematigde faag die ontsnapt aan onderdrukking zou een nadeel zijn voor de bacteriën. Anderzijds, kan de profage genen overbrengen die gastheer virulentie en weerstand tegen het immuunsysteem verbeteren. Ook, de repressor geproduceerd door de profage die voorkomt profage genen worden uitgedrukt verleent immuniteit voor de gastheerbacteriën van lytische infectie door verwante virussen.,
Een ander systeem, arbitrium, is onlangs beschreven voor bacteriofagen die verschillende Bacillus-soorten infecteren, waarbij de beslissing tussen lysis en lysogenie door een peptidefactor tussen bacteriën wordt overgedragen.
lysogene conversie
bij sommige interacties tussen lysogene Fagen en bacteriën kan de lysogene conversie optreden, die ook faagconversie genoemd kan worden. Het is wanneer een gematigde faag een verandering in het fenotype van de besmette bacteriën veroorzaakt die geen deel uitmaakt van een gebruikelijke faagcyclus., De veranderingen kunnen vaak het externe membraan van de cel impliceren door het voor andere Fagen ondoordringbaar te maken of zelfs door het pathogene vermogen van de bacteriën voor een gastheer te verhogen. Op deze manier, spelen gematigde bacteriofagen ook een rol in de verspreiding van virulentiefactoren, zoals exotoxins en exoenzymen, onder bacteriën. Deze verandering blijft dan in het genoom van de geïnfecteerde bacteriën en wordt gekopieerd en doorgegeven aan dochtercellen.
bacteriële overlevinghet
lysogene conversie maakt biofilmvorming mogelijk in Bacillus anthracis stammen van B., anthracis genezen van alle faag waren niet in staat om biofilms te vormen, die oppervlakte-aangehechte bacteriële gemeenschappen die bacteriën toelaten om betere toegang tot voedingsstoffen en overleven milieu spanningen. Naast biofilm vorming in B. anthracis, lysogene omzetting van Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis, en Bacillus cereus heeft aangetoond een verhoogde snelheid of mate van sporulatie. Sporulatie produceert endosporen, die metabolisch slapende vormen van de bacteriën die zeer resistent zijn tegen temperatuur, ioniserende straling, uitdroging, antibiotica, en desinfectiemiddelen.,
bacteriële virulentiedit
niet-virulente bacteriën blijken ook door lysogene conversie te transformeren in zeer virulente pathogenen met de virulentiefactoren die op de lysogene profaag worden gedragen. Virulentiegenen die binnen profages als discrete autonome genetische elementen worden gedragen, die als idioten worden bekend, verlenen een voordeel aan de bacteriën die indirect het virus door verbeterde lysogenoverleving ten goede komen.
voorbeelden:
- Corynebacterium diphtheriae produceert de toxine van difterie alleen wanneer het is geïnfecteerd met de faag β., In dit geval wordt het gen dat codeert voor het toxine gedragen door de faag, niet de bacterie.
- Vibrio cholerae is een niet-toxische stam die toxisch kan worden en choleratoxine kan produceren wanneer het besmet is met de faag CTXφ.
- Shigella dysenteriae, die dysenterie produceert, heeft toxinen die in twee belangrijke groepen vallen, Stx1 en Stx2, waarvan de genen worden beschouwd als deel uit te maken van het genoom van lambdoïde profages.
- Streptococcus pyogenes, produceert een pyrogeen exotoxine, verkregen door lysogene conversie, die koorts en een scharlakenrode uitslag, roodvonk, veroorzaakt.,
- bepaalde stammen van Clostridium botulinum, die botulisme veroorzaken, drukken botulinetoxine uit Fage-tranduced genen.
preventie van lysogene inductiedit
strategieën ter bestrijding van bepaalde bacteriële infecties door het blokkeren van profage-inductie (de overgang van de lytische cyclus naar de lysogene cyclus) door eliminatie van in vivo inductiemiddelen zijn voorgesteld. Reactieve zuurstofsoorten (ROS), zoals waterstofperoxide, zijn sterke oxiderende stoffen die kunnen ontbinden in vrije radicalen en DNA-schade aan bacteriën veroorzaken, waardoor profage-inductie wordt voorkomen., Een mogelijke strategie om profage inductie te bestrijden is door het gebruik van glutathion, een sterke antioxidant die vrije radicalen tussenproducten kan verwijderen. Een andere benadering zou kunnen zijn om overexpressie van CI-repressor te veroorzaken aangezien profage-inductie alleen optreedt wanneer de concentratie van CI-repressor te laag is.