bakteriofager är virus som infekterar och replikerar inom en bakterie. Tempererade fager (såsom lambda-FAG) kan reproducera med både lytisk och lysogen cykel. Via lysogencykeln uttrycks inte bakteriofagens genom och integreras istället i bakteriens genom för att bilda profetian. Eftersom bakteriofagens genetiska information ingår i bakteriens genetiska information som en profag, replikerar bakteriofagen passivt när bakterien delar sig för att bilda dotterbakterieceller., I detta scenario innehåller dotterbakteriecellerna profag och är kända som lysogener. Lysogener kan finnas kvar i lysogencykeln i många generationer men kan när som helst byta till lytcykeln via en process som kallas induktion. Under induktion, prophage DNA skärs från bakteriegenomet och transkriberas och översättas för att göra pälsproteiner för viruset och reglera lytisk tillväxt.
modellorganismen för att studera lysogeny är lambda-Fagen., Profage integration, underhåll av lysogeni, induktion och kontroll av faggenom excision i induktion beskrivs i detalj i lambda phage artikeln.
fitness tradeoffs för bacteriaEdit
bakteriofager är parasitiska eftersom de infekterar sina värdar, använder bakteriemaskiner för att replikera och slutligen lysa bakterierna. Tempererade fager kan leda till både fördelar och nackdelar för sina värdar via lysogen cykeln. Under lysogencykeln införlivas virusgenomet som profage och en repressor förhindrar virusreplikation., Icke desto mindre kan en tempererad FAG undkomma förtryck för att replikera, producera viruspartiklar och lysa bakterierna. Den tempererade fag som flyr förtryck skulle vara en nackdel för bakterierna. Å andra sidan kan profetian överföra gener som förbättrar värdvirulens och resistens mot immunsystemet. Den repressor som produceras av profetian som förhindrar att prophage gener uttrycks ger också immunitet för värdbakterierna från lytisk infektion av relaterade virus.,
ett annat system, arbitrium, har nyligen beskrivits för bakteriofager som infekterar flera bacillusarter, där beslutet mellan lysis och lysogeny överförs mellan bakterier med en peptidfaktor.
lysogen conversionEdit
i vissa interaktioner mellan lysogena fager och bakterier kan den lysogena omvandlingen inträffa, vilket också kan kallas fagomvandling. Det är när en tempererad FAG inducerar en förändring i fenotypen av de infekterade bakterierna som inte ingår i en vanlig fagcykel., Förändringar kan ofta involvera cellens yttre membran genom att göra det ogenomträngligt för andra fager eller till och med genom att öka bakteriens patogena förmåga för en värd. På detta sätt spelar tempererade bakteriofager också en roll i spridningen av virulensfaktorer, såsom exotoxiner och exoenzymer, bland bakterier. Denna förändring stannar sedan i genomet av de infekterade bakterierna och kopieras och skickas ner till dotterceller.
bakteriell survivalEdit
lysogen omvandling har visat sig möjliggöra biofilm bildning i Bacillus anthracis stammar av B., anthracis härdad av alla fager kunde inte bilda biofilmer, som är ytbehandlade bakteriella samhällen som gör det möjligt för bakterier att bättre komma åt näringsämnen och överleva miljöbelastningar. Förutom biofilmbildning I B. anthracis har lysogen omvandling av Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis och Bacillus cereus visat en förbättrad hastighet eller omfattning av sporulering. Sporulering producerar endosporer, som är metaboliskt vilande former av bakterierna som är mycket resistenta mot temperatur, joniserande strålning, uttorkning, antibiotika och desinfektionsmedel.,
bakteriellt virulenceEdit
Icke-virulenta bakterier har också visat sig omvandlas till mycket virulenta patogener genom lysogen omvandling med virulensfaktorerna som bärs på lysogen profag. Virulens gener som bärs inom profetior som diskreta autonoma genetiska element, så kallade moroner, ger en fördel för bakterierna som indirekt gynnar viruset genom förbättrad lysogen överlevnad.
exempel:
- Corynebacterium diphtheriae producerar toxinet av difteri endast när det är infekterat av fag β., I detta fall bärs genen som kodar för toxinet av fagen, inte bakterien.
- Vibrio cholerae är en giftfri stam som kan bli giftig och producera koleratoxin när det är infekterat med fag CTXφ.
- Shigella dysenteriae, som producerar dysenteri har gifter som faller in i två större grupper, Stx1 och Stx2, vars gener anses vara en del av genomet hos lambdoid prophages.
- Streptococcus pyogenes, producerar ett pyrogent exotoxin, erhållet genom lysogen omvandling, vilket orsakar feber och ett skarlet rött utslag, skarlet feber.,
- vissa stammar av Clostridium botulinum, vilket orsakar botulism, express botulinumtoxin från fagtranducerade gener.
förhindra lysogen induktionedit
strategier för att bekämpa vissa bakterieinfektioner genom att blockera profag induktion (övergången från lytisk cykel till lysogen cykel) genom att eliminera in vivo induktionsmedel har föreslagits. Reaktiva syrearter (ROS), såsom väteperoxid, är starka oxidationsmedel som kan sönderdelas i fria radikaler och orsaka DNA-skador på bakterier, vilket förhindrar profaginduktion., En potentiell strategi för att bekämpa prophage induction är genom användning av glutation, en stark antioxidant som kan ta bort fria radikalintermediärer. Ett annat tillvägagångssätt kan vara att orsaka överexpression av CI-repressor eftersom prophage induction endast uppstår när koncentrationen av CI-repressor är för låg.