Кто такие бактериофаги

    Бактериофаги, фаги (в переводе — «пожираю») — вирусы-роботы, уничтожающие определенные клетки бактерий и архей. Бактериофаги живут и реплицируются внутри бактерий, что вызывает их лизис и гибель. Они являются очень многочисленной , широко распространённой и древней группой вирусов.
    Типичный бактериофаг состоит из белковой оболочки и одноцепочечной или двуцепочечной ДНК или, реже, РНК. Численность бактериофагов примерно равна численности бактерий планеты, таким образом фаги активно участвуют в круговороте веществ и энергии, оказывают влияние на эволюцию бактерий.
    Первым бактериофагов обнаружил английский бактериолог Фредерик Туорт. Он в 1915 году описал болезнь у стафилококков, возбудитель которой, настолько мелкий, что способен проходить через фильтры. Однако еще в 1879 году русский микробиолог Николай Фёдорович Гамалея наблюдал явление лизис сибиреязвенной палочки под влиянием перевиваемого агента. Так же в 1917 году микробиолог Феликс Д’Эрелль заявил об открытии бактериофагов. Затем бактериофагам отвели значительную роль в патогенезе инфекций и создании специфического иммунитета.
    В природных условиях фаги живут там, где есть чувствительные бактерии. И чем больше в экосистеме микроорганизмов, тем, больше в ней и фагов.

  Бактериофаги регулируют численность микробных популяций, уничтожают старые клетки, участвуют в переносе бактериальных генов. С помощью трансдукции, они добавляют в геном бактерий новые гены. Высокая специфичность, долгий жизненный цикл, способность быстро размножаться делает их устойчивыми и стабильными в экосистеме, при отсутствии подходящей бактерии, они могут сохранять способность к инфицированию в течении десятилетий.

Строение типичного бактериофага:

  • головка;
  • хвост;
  • нуклеиновая кислота;
  • капсид;
  • «воротничок»;
  • белковый чехол хвоста;
  • фибрилла хвоста;
  • шипы;
  • базальная пластинка.

    Типичный фаг-вирион состоит из головки и хвоста. Длина хвоста в 2—4 раза больше размера головки. В головке находится одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с транскриптазой, которая пребывает в неактивном состоянии, окружённая белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, а могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные. Хвост, отросток являются белковой трубкой, в основании хвоста находится АТФаза. Бываю фаги с коротким отростком, а так же не имеющие его и нитевидные.
    Головка у фага бывает округлой, гексагональной или палочковидной диаметром до 45—140 нм. Отросток обычно имеет толщину 10—40 и длину 100—200 нм. Длина нити нуклеиновой кислоты достигает 60—70 мкм. У некоторых бактериофагов чехол может сокращаться, открывая часть стержня. На конце отростка располагается базальная пластинка, от которой идут тонкие длинные нити, отвечающие за прикрепление фага к бактерии.

   Размер генома варьирует от нескольких тысяч до 498 тысяч пар оснований. Согласно Международной классификации и номенклатуре вирусов, бактериофаги классифицируют в зависимости от типа нуклеиновой кислоты и морфологии.
    Таким образом выделяют девятнадцать семейств. Два семейства являются РНК-содержащими. Только пять семейств имеют оболочку. Из ДНК-содержащих фагов два семейства имеют одноцепочечные геномы. Девять ДНК-содержащих семейств имеют геном представленный кольцевой ДНК, а другие девять — линейной ДНК. Девять семейств поражают только бактерий, другие девять только архей, а семейство Tectiviridae живет как у бактерий, так и у архей.
    По характеру контакта бактериофага с клеткой выделяют вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги взаимодействуют с бактерией с помощью литического цикла, который состоит из стадий:

  • адсорбция бактериофага на клетке;
  • проникновение бактериофага в клетку;
  • биосинтез компонентов фага и их сборка;
  • выход бактериофагов из клетки.

    Продолжительность цикла составляет от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки, и выходят новые зрелые бактериофаги. Умеренные бактериофаги после деления клетки переходят в состоянии профага (лизогенный путь). Вместо репликации фаг интегрируется в хромосому бактерии или сохраняется в виде плазмиды. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией. Неблагоприятные условия способствуют лизогенному пути, а хорошие способствуют литической реакции. Иногда встречаются поливалентные бактериофаги, которые размножаются в бактериях разных видов.

    В современной медицине бактериофаги все чаще используются как альтернативная приёму антибиотиков. Стрептококковый, стафилококковый, клебсиеллёзный, дизентерийный поливалентный, пиобактериофаг, коли, протейный и колипротейный бактериофаги широко используются в России. На настоящий момент зарегистрировано 13 медицинских препаратов на основе фагов. Так же фаги применяются в генной инженерии как векторы, переносящие участки ДНК.

0

Автор публикации

не в сети 4 недели

Rita

0
Комментарии: 0Публикации: 12Регистрация: 07-02-2020

Оставьте комментарий

Авторизация
*
*

Регистрация
*
*
*

13 + 10 =

Генерация пароля