ЩО ТАКЕ ЛІЗОГЕННИЙ ЦИКЛ? - БІОЛОГІЯ

Лізогенна цикл , звана також Лізогенія, є етапом в процесі відтворення деяких вірусів, в основному ті , які заражають бактерію. У цьому циклі вірус вводить свою нуклеїнову кислоту в геном бактерій-господарів.

Цей цикл утворює разом з літичним циклом два основні механізми реплікації вірусів. Коли бактеріофаг під час лізогенного циклу вставляє свою ДНК у бактеріальний геном, він стає профагом.

Zlir'a. Іспанська версія Алехандро Порто, через Wikimedia Commons

Бактерії, заражені цим профаном, продовжують жити і розмножуватися. Коли відбувається розмноження бактерій, також отримують репліку профага. Це призводить до того, що кожна дочірня бактеріальна клітина також заражається профагом.

Розмноження зараженої бактерії, а отже, і її профаге-господаря, може тривати протягом декількох поколінь без прояву вірусу.

Іноді спонтанно або в умовах екологічного стресу ДНК вірусу відокремлюється від бактеріальної. Коли відбувається поділ геному бактерій, вірус ініціює літичний цикл.

Ця репродуктивна стадія вірусу спричинить розрив бактеріальної клітини (лізис), що дозволить випустити нові копії вірусу. Еукаріотичні клітини також чутливі до нападу лізогенних вірусів. Однак, поки невідомо, як відбувається введення вірусної ДНК у геном еукаріотичної клітини.

Вірус бактеріофага вводить свій геном в бактерії. Взяті та відредаговані у: Томаса Сплеттстоссера. (Перекладено на іспанську мову Алехандро Порто), через Wikimedia Commons.

Бактеріофаг

Віруси, які заражають лише бактерії, називаються бактеріофагами. Вони також відомі як фаги. Розмір цього типу вірусу досить мінливий, діапазон розмірів може становити приблизно від 20 до 200 нм.

Бактеріофаги є всюдисущими і можуть рости практично в будь-якому середовищі, де є бактерії. Оцінено, наприклад, що трохи менше трьох чвертей бактерій, які мешкають у морі, заражені фагами.

Цикл вірусної інфекції

Вірусна інфекція починається з фагової адсорбції. Фагорна адсорбція відбувається в два етапи. У першій, відомій як оборотна, взаємодія між вірусом та його потенційним господарем є слабкою.

Будь-яка зміна екологічних умов може спричинити припинення цієї взаємодії. У незворотній взаємодії, з іншого боку, беруть участь специфічні рецептори, які запобігають перериванню взаємодії.

ДНК вірусу може потрапити у внутрішню частину бактерії лише при незворотній взаємодії. Згодом і залежно від типу фага вони можуть здійснювати різні репродуктивні цикли.

Окрім уже описаних літичного та лізогенного циклів, є ще два репродуктивні цикли, цикл безперервного розвитку та псевдолізогенний цикл.

Літичний цикл

Під час цієї стадії реплікація вірусу всередині бактерій відбувається швидко. Зрештою, бактерія піддасться лізису її клітинної стінки і нові віруси потраплять у навколишнє середовище.

Кожен з цих щойно випущених фагів може напасти на нову бактерію. Послідовне повторення цього процесу дозволяє інфекції рости експоненціально. Бактеріофаги, які беруть участь у літичному циклі, називаються вірулентними фагами.

Лізогенний цикл

У цьому циклі лізис клітини-господаря не відбувається, як це відбувається у літичному циклі. Після етапів адсорбції та проникнення стадія інтеграції фагової ДНК до бактеріальної клітини продовжується, перетворюючись на профага.

Реплікація фагів відбуватиметься одночасно з розмноженням бактерій. Профаг, інтегрований в бактеріальний геном, буде успадкований дочірніми бактеріями. Вірус може продовжуватися, не проявляючи себе протягом кількох бактеріальних поколінь.

Цей процес поширений, коли кількість бактеріофагів висока порівняно з кількістю бактерій. Віруси, що здійснюють лізогенний цикл, не є вірулентними і називаються помірними.

Врешті-решт профаги можуть відокремитись від бактеріального геному і трансформуватися в літичні фаги. Останні вступають у літогенний цикл, що призводить до лізису бактерій та інфікування нових бактерій.

Літичний та лізогенний цикл. Знято та відредаговано з: Сули12, із Вікісховища

Постійний цикл розвитку

Деякі бактеріофаги проводять численні реплікації всередині бактерій. У цьому випадку, всупереч тому, що відбувається під час лізогенного циклу, він не викликає лізису бактерій.

Щойно відтворені віруси вивільняються з бактерій певними місцями на мембрані клітин, не викликаючи їх розриву. Цей цикл називається безперервним розвитком.

Псевдолізогенний цикл

Іноді наявність поживних речовин у середовищі погана для бактерій нормально рости та розмножуватися. У цих випадках вважають, що наявна клітинна енергія недостатня для фагів для продукування лізогенезу або лізису.

Через це віруси потім вступають у псевдолізогенний цикл. Однак про цей цикл ще мало відомо.

Лізогенна конверсія

Врешті-решт, як продукт взаємодії профага та бактерії, перша може викликати появу змін у фенотипі бактерії.

Це відбувається головним чином, коли бактерії-господарі не входять до нормального циклу вірусу. Це явище називається лізогенною конверсією.

Зміни, викликані в бактерії ДНК профага, підвищують біологічний успіх господаря. Підвищуючи біологічну здатність та успішність виживання бактерій, вірус також отримує користь.

Цей тип сприятливих стосунків для обох учасників може бути віднесений до типу симбіозу. Однак потрібно пам’ятати, що віруси не вважаються живими істотами.

Основна користь, отримана лізогенно трансформованими бактеріями, - це її захист від нападу інших бактеріофагів. Конверсія лізогену також може посилити патогенність бактерій у їх господарів.

Навіть непатогенна бактерія може стати патогенною шляхом лізогенної конверсії. Ця зміна геному є постійною і спадковою.

Фаготерапія

Фаготерапія - це терапія, яка полягає у застосуванні фагів як механізму контролю для запобігання поширенню хвороботворних бактерій. Ця методологія боротьби з бактеріями була вперше використана в 1919 році.

З цього приводу його застосовували для лікування хворого на дизентерію, отримуючи цілком сприятливий результат. Фаготерапія успішно застосовувалася на початку минулого століття.

З відкриттям пеніциліну, а також інших антибіотичних речовин фаготерапія була практично відмовлена у Західній Європі та на американському континенті.

Безрозбірне використання антибіотиків дозволило з’явити бактеріальні штами, багаторезистентні до антибіотиків. Ці бактерії стають все частішими і стійкішими.

Через це у західному світі з’являється новий інтерес до розвитку фаготерапії для контролю зараження та бактеріальних інфекцій.

Переваги фаготерапії

1) Зростання фагів відбувається експоненціально, посилюючи їх дію з часом, антибіотики, навпаки, з часом втрачають свою дію через метаболічне руйнування молекули.

2) Фаги мають здатність зазнавати мутації, це дозволяє їм боротися зі стійкістю, яку бактерії могли розвинути до їх нападу. З іншого боку, антибіотики завжди мають однаковий активний принцип, тому коли бактерії розвивають стійкість до таких активних принципів, антибіотики марні

3) Фаготерапія не має побічних ефектів, які можуть бути шкідливими для пацієнтів.

4) Розробка нового штаму фагів є набагато швидшою та дешевшою процедурою, ніж відкриття та розробка нового антибіотика.

5) Антибіотики впливають не тільки на патогенні бактерії, але й на інші потенційно корисні. Фаги, з іншого боку, можуть бути видовими, тому лікування проти бактерій, відповідальних за інфекцію, може бути обмеженим, не впливаючи на інші мікроорганізми.

6) Антибіотики не вбивають усіх бактерій, тому вижили бактерії можуть передавати генетичну інформацію, яка надає резистентність до антибіотика своїм нащадкам, створюючи таким чином стійкі штами. Лізогенетичні бактеріофаги вбивають бактерії, які вони заражають, зменшуючи можливість розвитку стійких бактеріальних штамів.

Список літератури

Л.-С. Фортьє, О. Секулович (2013). Важливість профагів для еволюції та вірулентності бактеріальних збудників. Вірулентність.
E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Фаготерапія в клінічній практиці: Лікування інфекцій людини. Сучасна фармацевтична біотехнологія.
Лізогенний цикл. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
Р. Міллер, М. День (2008). Внесок лізогенії, псевдолізогенії та голоду в фагову екологію. В: Стівен Т Абедон (ед.) Екологія бактеріофагів: приріст населення, еволюція та вплив бактеріальних вірусів. University Press, Кембридж.
C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). Фаготерапія, альтернатива боротьби з бактеріальними інфекціями. Перспективи в Колумбії. Universitas Scientiarum.
М. Скурник, Е. Страух (2006). Фаготерапія: факти та вигадка. Міжнародний журнал медичної мікробіології.

ЩО ТАКЕ ЛІЗОГЕННИЙ ЦИКЛ? - БІОЛОГІЯ - 2025