Бактериофаг: какво е това, как да се идентифицират и жизнен цикъл (литичен и лизогенен)

Съдържание

• Характеристики на бактериофага
• Как се случва литичният и лизогенен цикъл
• Литичен цикъл
• Лизогенен цикъл
• Какво е фаготерапия

Бактериофагите, известни още като фаги, са група вируси, способни да заразяват и размножават в бактериалните клетки и които, когато си тръгнат, насърчават тяхното унищожаване.

Бактериофагите присъстват в различни среди и могат да бъдат изолирани от вода, почва, хранителни продукти и дори други микроорганизми. Въпреки че може да присъства и в тялото, главно в кожата, в устната кухина, в белите дробове и в пикочните и стомашно-чревните системи, бактериофагите не причиняват заболявания или промени в човешкото тяло, тъй като имат предпочитание към прокариотните клетки, т.е. по-малко клетки са се развили, като бактерии.

Освен това те са в състояние да стимулират имунния отговор на организма, така че да не могат да въздействат върху микроорганизмите, отговорни за правилното функциониране на организма, освен че имат висока специфичност по отношение на техния гостоприемник, т.е. патогенния микроорганизъм. По този начин бактериите, които са част от микробиома, не се унищожават поради установената положителна връзка между бактериофагите и имунната система.

Характеристики на бактериофага

Бактериофагите са вируси, които могат да бъдат намерени в различни среди, включително човешкото тяло, но те не причиняват промени или заболявания, тъй като нямат специфичност за клетките, изграждащи тялото. Други характеристики на бактериофага са:

• Те се образуват от капсид, който представлява структура, образувана от протеини, чиято функция е да защитава генетичния материал на вируса;
• Те могат да имат различни видове генетичен материал, като двуверижна ДНК, едноверижна ДНК или РНК;
• Освен че могат да бъдат диференцирани по отношение на генетичния си състав, бактериофагите могат да бъдат диференцирани и по структурата на капсида;
• Те не са в състояние да се размножават извън гостоприемника, тоест трябва да са в контакт с бактериална клетка, за да настъпи репликация, и поради тази причина те също могат да бъдат известни като „бактериални паразити“;
• Те имат висока специфичност за гостоприемника, които са бактериални клетки.

Класификацията на бактериофагите все още се проучва, но някои свойства могат да бъдат полезни за диференциацията и класификацията на бактериофагите, като вид генетичен материал, морфология, геномни характеристики и физико-химични характеристики.

Как се случва литичният и лизогенен цикъл

Литичният и лизогенният цикъл са цикли на размножаване на бактериофага при контакт с бактериалната клетка и могат да бъдат диференцирани според поведението на вируса.

Литичен цикъл

Литичният цикъл е този, при който след инжектирането на генетичния материал на бактериофага в бактериалната клетка се извършва репликация и образуване на нови бактериофаги, които при напускане унищожават бактериалната клетка. Така че като цяло цикълът се случва както следва:

1. Адсорбция: бактериофагът се придържа към мембраната на чувствителната бактериална клетка през мембранните рецептори;
2. Влизане или проникване: генетичният материал на бактериофага навлиза в бактериалната клетка;
3. Репликация: този генетичен материал координира синтеза на протеини и други молекули на ДНК, ако е ДНК бактериофаг;
4. Монтаж: образуват се нови бактериофаги и репликираната ДНК се пакетира с помощта на синтезираните протеини, като се получава капсидът;
5. Лиза: образуваният бактериофаг напуска бактериалната клетка, насърчавайки нейното унищожаване.

Лизогенен цикъл

В лизогенния цикъл генетичният материал на бактериофага е включен в този на бактерията, но този процес може да представлява само заглушаване на вирулентните гени на бактерията, освен че е обратим процес. Този цикъл се случва както следва:

1. Адсорбция: бактериофагът се адсорбира към бактериалната мембрана;
2. Вход: генетичният материал на бактериофага навлиза в бактериалната клетка;
3. Интеграция: има интеграция на генетичния материал на бактериофага с този на бактерията, ставайки известен като профаго;
4. Раздел: рекомбинираният материал, профаго, се разделя според бактериалното разделение.

Профагусът не е активен, тоест неговите гени не се експресират и следователно не водят до отрицателни промени в бактериите и това е напълно обратим процес.

Поради факта, че бактериофагите взаимодействат с генетичния материал на бактерията и могат да насърчат нейното унищожаване, тези вируси могат да бъдат използвани в проучването за разработване на нови стратегии за борба с мулти-резистентни инфекции.

Какво е фаготерапия

Фаговата терапия, известна още като фаготерапия, е вид лечение, при което се използват бактериофаги за борба с бактериални инфекции, особено тези, причинени от мулти-устойчиви микроорганизми. Този тип лечение е безопасно, тъй като бактериофагите имат активност само срещу патогенни бактерии, запазвайки нормалната микробиота на човека.

Въпреки че този вид терапия се описва от години, едва сега той придобива известност в литературата поради увеличаването на броя на бактериите, които не реагират на конвенционалното лечение с антибиотици.

Въпреки това, въпреки че е благоприятна техника, фаговата терапия има някои ограничения. Всеки вид бактериофаг е специфичен за определена бактерия, така че тези фаги не могат да се използват изолирано за борба с инфекции, причинени от различни микроорганизми, но в този случай може да се формулира „фагов коктейл“ според микроорганизмите, идентифицирани като отговорни за инфекцията . Освен това, главно поради лизогенния цикъл, бактериофагите могат да насърчават прехвърлянето на резистентни гени към бактерията, което прави лечението неефективно.