Bakteriofág: čo to je, ako identifikovať a životné cykly (lytické a lyzogénne)

Obsah

• Charakteristika bakteriofága
• Ako sa deje lytický a lyzogénny cyklus
• Lytický cyklus
• Lyzogénny cyklus
• Čo je to fágová terapia

Bakteriofágy, tiež známe ako fágy, sú skupinou vírusov schopných infikovať a množiť sa v bakteriálnych bunkách, ktoré pri svojom odchode podporujú ich zničenie.

Bakteriofágy sú prítomné v rôznych prostrediach a je možné ich izolovať z vody, pôdy, potravinárskych výrobkov a dokonca aj z iných mikroorganizmov. Aj keď môže byť tiež prítomný v tele, hlavne v koži, v ústnej dutine, v pľúcach a v močovom a gastrointestinálnom systéme, bakteriofágy nespôsobujú choroby ani zmeny v ľudskom tele, pretože uprednostňujú prokaryotické bunky, to znamená, že sa vyvíjalo menej buniek, napríklad baktérií.

Okrem toho sú schopné stimulovať imunitnú odpoveď tela, takže nemôžu pôsobiť na mikroorganizmy zodpovedné za správne fungovanie organizmu, okrem toho, že majú vysokú špecifickosť vo vzťahu k hostiteľovi, teda patogénnemu mikroorganizmu. Baktérie, ktoré sú súčasťou mikrobiómu, teda nie sú zničené v dôsledku pozitívneho vzťahu medzi bakteriofágmi a imunitným systémom.

Charakteristika bakteriofága

Bakteriofágy sú vírusy, ktoré sa nachádzajú v rôznych prostrediach vrátane ľudského tela. Avšak nespôsobujú zmeny ani choroby, pretože nemajú špecifickosť pre bunky tvoriace telo. Ďalšie vlastnosti bakteriofága sú:

• Tvorí ich kapsida, čo je štruktúra tvorená bielkovinami, ktorých funkciou je chrániť genetický materiál vírusu;
• Môžu mať rôzne typy genetického materiálu, ako je dvojvláknová DNA, jednovláknová DNA alebo RNA;
• Okrem toho, že bakteriofágy sa dajú diferencovať z hľadiska genetického zloženia, dajú sa odlíšiť aj štruktúrou kapsidy;
• Nie sú schopné sa množiť mimo hostiteľa, to znamená, že aby došlo k replikácii, musia byť v kontakte s bakteriálnou bunkou, a z tohto dôvodu môžu byť známi aj ako „bakteriálni paraziti“;
• Majú vysokú špecificitu pre hostiteľa, ktorým sú bakteriálne bunky.

Klasifikácia bakteriofágov sa stále študuje, avšak na diferenciáciu a klasifikáciu bakteriofágov môžu byť užitočné niektoré vlastnosti, ako napríklad typ genetického materiálu, morfológia, genomické vlastnosti a fyzikálno-chemické vlastnosti.

Ako sa deje lytický a lyzogénny cyklus

Lytický a lyzogénny cyklus sú cykly množenia bakteriofága pri kontakte s bakteriálnou bunkou a je možné ich rozlíšiť podľa správania vírusu.

Lytický cyklus

Lytický cyklus je cyklus, v ktorom po injekcii genetického materiálu bakteriofága do bakteriálnej bunky dôjde k replikácii a tvorbe nových bakteriofágov, ktoré pri odchode ničia bakteriálnu bunku. Všeobecne sa teda cyklus deje nasledovne:

1. Adsorpcia: bakteriofág sa prilepí na membránu citlivej bakteriálnej bunky cez membránové receptory;
2. Vstup alebo prienik: genetický materiál bakteriofága vstupuje do bakteriálnej bunky;
3. Replikácia: tento genetický materiál koordinuje syntézu proteínov a iných molekúl DNA, ak ide o bakteriofág DNA;
4. Zhromaždenie: vznikajú nové bakteriofágy a replikovaná DNA je zabalená pomocou syntetizovaných proteínov, čo vedie k vzniku kapsidy;
5. Lise: vytvorený bakteriofág opúšťa bakteriálnu bunku a podporuje jej zničenie.

Lyzogénny cyklus

V lyzogénnom cykle je genetický materiál bakteriofága zabudovaný do genetického materiálu baktérie, avšak tento proces môže predstavovať iba tlmenie génov virulencie baktérie, navyše je reverzibilným procesom. Tento cyklus prebieha nasledovne:

1. Adsorpcia: bakteriofág sa adsorbuje na bakteriálnu membránu;
2. Vstup: genetický materiál bakteriofága vstupuje do bakteriálnej bunky;
3. Integrácia: dochádza k integrácii genetického materiálu bakteriofága s materiálom baktérie, ktorý sa stáva známym ako profago;
4. Divízia: rekombinovaný materiál, profago, sa delí podľa bakteriálneho rozdelenia.

Profagus nie je aktívny, to znamená, že jeho gény nie sú exprimované, a preto nevedú k negatívnym zmenám baktérií a je to plne reverzibilný proces.

Vzhľadom na skutočnosť, že bakteriofágy interagujú s genetickým materiálom baktérie a môžu podporovať jej zničenie, môžu sa tieto vírusy v štúdii použiť na vývoj nových stratégií boja proti multirezistentným infekciám.

Čo je to fágová terapia

Fágová terapia, tiež známa ako fágová terapia, je typ liečby, ktorá využíva bakteriofágy na boj proti bakteriálnym infekciám, najmä proti tým, ktoré spôsobujú multirezistentné mikroorganizmy. Tento typ liečby je bezpečný, pretože bakteriofágy pôsobia iba proti patogénnym baktériám a chránia tak normálnu mikrobiotu človeka.

Aj keď je tento typ terapie popísaný už roky, až teraz sa v literatúre dostal do popredia vďaka nárastu počtu baktérií, ktoré nereagujú na konvenčnú liečbu antibiotikami.

Napriek tomu, že je fágová terapia priaznivou technikou, má určité obmedzenia. Každý typ bakteriofága je špecifický pre konkrétnu baktériu, takže tieto fágy nebolo možné použiť izolovane na boj proti infekciám spôsobeným rôznymi mikroorganizmami, ale v takom prípade je možné formulovať „fágový kokteil“ podľa mikroorganizmov identifikovaných ako zodpovedné za infekciu . Okrem toho, hlavne kvôli lyzogénnemu cyklu, môžu bakteriofágy podporovať prenos génov rezistencie na baktériu, čo vedie k neúčinnosti liečby.