bakteriofagi to wirusy, które infekują i replikują się w obrębie bakterii. Umiarkowane fagi (takie jak lambda Fage) mogą się rozmnażać zarówno za pomocą cyklu litycznego, jak i lizogenicznego. Poprzez cykl lizogeniczny Genom bakteriofagów nie ulega ekspresji i zamiast tego jest zintegrowany z genomem bakterii, tworząc Prorok. Ponieważ informacja genetyczna bakteriofaga jest włączona do informacji genetycznej bakterii jako prorokowanie, bakteriofag replikuje się biernie, gdy bakteria dzieli się, tworząc komórki bakterii-córki., W tym scenariuszu komórki bakterii-córek zawierają prophage i są znane jako lizogeny. Lizogeny mogą pozostać w cyklu lizogenicznym przez wiele pokoleń, ale mogą przejść do cyklu litycznego w dowolnym momencie poprzez proces znany jako indukcja. Podczas indukcji DNA jest wycinane z genomu bakteryjnego i jest transkrybowane i tłumaczone, aby tworzyć białka powłokowe dla wirusa i regulować wzrost lityczny.
modelowym organizmem do badania lizogenii jest fagaż lambda., Integracja Prophage, utrzymanie lizogeny, indukcja i kontrola wycięć genomu fagowego w indukcji zostały szczegółowo opisane w artykule lambda phage.
bakteriofagi są pasożytami, ponieważ infekują swoich gospodarzy, wykorzystują maszyny bakteryjne do replikacji i ostatecznie niszczą bakterie. Umiarkowane fagi mogą prowadzić zarówno do zalet, jak i wad ich gospodarzy poprzez cykl lizogeniczny. W trakcie cyklu lizogenicznego genom wirusa jest włączany jako prophage, a represor uniemożliwia replikację wirusa., Niemniej jednak umiarkowany FAG może uniknąć represji, aby replikować, produkować cząsteczki wirusa i lizować bakterie. Umiarkowane fagowanie byłoby niekorzystne dla bakterii. Z drugiej strony, Prorok może przenosić geny, które zwiększają zjadliwość gospodarza i odporność na układ odpornościowy. Również represor wytwarzany przez prophage, który zapobiega ekspresji genów prophage, nadaje odporność bakteriom gospodarza przed infekcją lityczną przez pokrewne wirusy.,
niedawno opisano inny system, arbitrium, dla bakteriofagów infekujących kilka gatunków Bacillus, w którym decyzja między Liz i lizogeny jest przenoszona między bakteriami przez czynnik peptydowy.
konwersja Lizogenicznaedytuj
w niektórych interakcjach między fagami lizogenicznymi a bakteriami może dojść do konwersji lizogenicznej, którą można również nazwać konwersją fagową. Dzieje się tak, gdy umiarkowany FAG wywołuje zmianę fenotypu zakażonych bakterii, która nie jest częścią zwykłego cyklu fagowego., Zmiany mogą często obejmować zewnętrzną błonę komórki, czyniąc ją nieprzepuszczalną dla innych fagów, a nawet zwiększając zdolność patogenną bakterii dla gospodarza. W ten sposób umiarkowane bakteriofagi odgrywają również rolę w rozprzestrzenianiu się czynników zjadliwości, takich jak egzotoksyny i egzoenzymy, wśród bakterii. Zmiana ta pozostaje w genomie zakażonych bakterii i jest kopiowana i przekazywana do komórek potomnych.
przeżywalność bakteryjna
wykazano, że konwersja Lizogeniczna umożliwia tworzenie biofilmu w szczepach Bacillus anthracis B., antracyt wyleczony ze wszystkich fagów nie był w stanie utworzyć biofilmów, które są powierzchniowo przylegającymi społecznościami bakteryjnymi, które umożliwiają bakteriom lepszy dostęp do składników odżywczych i przetrwanie stresów środowiskowych. Oprócz tworzenia biofilmu w B. anthracis, lizogeniczna konwersja Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis i Bacillus cereus wykazała zwiększoną szybkość lub zakres sporulacji. Zarodkowanie wytwarza endospory, które są metabolicznie uśpionymi formami bakterii, które są wysoce odporne na temperaturę, promieniowanie jonizujące, osuszanie, antybiotyki i środki dezynfekujące.,
wirulencja bakteryjna
wykazano również, że bakterie nie zjadliwe przekształcają się w wysoce zjadliwe patogeny poprzez konwersję lizogeniczną z czynnikami zjadliwości prowadzonymi przez lizogeniczną. Geny wirulencji przenoszone w postaci odrębnych, autonomicznych elementów genetycznych, zwane kretynami, nadają bakteriom przewagę, która pośrednio przynosi korzyści wirusowi poprzez zwiększoną przeżywalność lizogenu.
przykłady:
- Corynebacterium diphtheriae wytwarza toksynę błonicy tylko wtedy, gdy jest zakażona fagiem β., W tym przypadku gen kodujący toksynę jest przenoszony przez fagię, a nie bakterię.
- Vibrio cholerae jest nietoksycznym szczepem, który może stać się toksyczny, wytwarzając toksynę cholery, gdy jest zakażony phage CTXφ.
- Shigella dysenteriae, która wytwarza dyzenterię, ma toksyny, które dzielą się na dwie główne grupy, Stx1 i Stx2, których geny są uważane za część genomu lambdoid.
- Streptococcus pyogenes, wytwarzają egzotoksynę pirogenną, otrzymywaną przez lizogeniczną konwersję, która powoduje gorączkę i szkarłatno-czerwoną wysypkę, szkarlatynę.,
- niektóre szczepy Clostridium botulinum, które wywołują botulizm, wykazują ekspresję toksyny botulinowej z genów transdukowanych fagami.
zapobieganie indukcji lizogenicznejedytuj
zaproponowano strategie zwalczania niektórych zakażeń bakteryjnych poprzez blokowanie indukcji (przejście z cyklu litycznego do cyklu lizogenicznego) poprzez eliminację czynników indukcyjnych in vivo. Reaktywne formy tlenu (ROS), takie jak nadtlenek wodoru, są silnymi środkami utleniającymi, które mogą rozkładać się na wolne rodniki i powodować uszkodzenia DNA u bakterii, co zapobiega indukcji proliferacji., Jedną z potencjalnych strategii zwalczania indukcji prophage jest zastosowanie glutationu, silnego przeciwutleniacza, który może usuwać półprodukty wolnych rodników. Innym podejściem może być spowodowanie nadmiernej ekspresji represora CI, ponieważ indukcja prorokacyjna występuje tylko wtedy, gdy stężenie represora CI jest zbyt niskie.