V roku 1896 Rus Vladimir Aaronovič Khavkin objavil antimikrobiálnu aktivitu vzoriek vody z indických riek. Tieto lieky, ktoré predtým prešli cez bakteriálne filtre, inhibovali rast kultúry Vibrio cholerae .

V roku 1898 ruský N.F. Gamaleya pozoroval rozpustenie kultúry patogén antraxu pod vplyvom filtrátu tohto mikroorganizmu a nazval ho (filtrát) bakteriolyzín.

V roku 1915 Angličan Edward Twort opísal činidlo, ktoré prechádza cez bakteriálny filter a spôsobuje lýza stafylokokov.

V roku 1917 objavil Francúz Felix D'Herrel fenomén lytického pôsobenia filtrátu výkalov pacienta. úplavica , čo sa prejavilo vyčírením bujónovej kultúry a tvorbou „sterilných škvŕn“ na agarovej kultúre patogénu. Nazval tento jav bakteriofágia a lytické činidlo schopné množiť sa na homologických baktériách - bakteriofág (z lat. phagos – požierajúce baktérie). V knihe " Bacteriophages" (1922) D" Herrel uvažoval o povahe fága,metódy na jeho izoláciu. Všetky jeho ďalšie aktivity sa venovali štúdiu bakteriofágov a ich využitiu pri liečbe infekčných chorôb – fágová terapia.

V súčasnosti sa bakteriofágy používajú v medicíne na diagnostiku, liečbu a prevenciu infekčných chorôb.

Vladimír Aaronovič Khavkin (15.03.1860, Odessa, Rusko, - 26.10.1930, Lausanne, Švajčiarsko), bakteriológ	Nikolaj Fedorovič Gamaleja (5. február (17) 1859 , Odessa - 29. marca 1949 , Moskva), sovietsky mikrobiológ, epidemiológ	Frederick Twort ( 22.10.1877, Camberley, Anglicko, - 20.03.1950, tamtiež), anglický mikrobiológ.	Felix D'Herelle ( 25.04.1873, Montreal, - 22.02.1949, Paríž), bakteriológ.

Špecifickosť interakcie medzi fágmi a baktériami.

Bakteriofágy sa vyznačujú prísnou špecifickosťou, ktorá sa môže prejaviť v schopnosti lyzovať baktérie iba jedného typu - druhová špecifickosť, alebo v rámci druhu – typová špecifickosť. Ak fágy lyzujú baktérie príbuzných druhov patriacich do rovnakého rodu, napríklad rodu Shigella (pôvodcovia dyzentérie), potom sa nazývajú polyvalentné. Typová špecifickosť sa používa na typizáciu (fágovú typizáciu) baktérií s cieľom identifikovať zdroj infekcie.

Podľa konečného výsledku interakcie s bunkou sú všetky f agi možno rozdeliť na virulentný A mierny.

Typizácia kmeňov stafylokokov

(N.R. Ivanov, L.M. Skiteva, N.S. Solun „Bakteriologická diagnostika a prevencia stafylokokových ochorení“

TO Kultúra sa zasiala do bujónu (Hottinger alebo Marten), inkubovala sa tri hodiny a potom sa znovu vysiala s „trávnikom“ na platne s MPA obsahujúcou 0,025 až 0,04 % chloridu vápenatého. Dno pohára je predbežne nakreslené na štvorce, ktorých počet zodpovedá počtu fágov.

Štandardná sada obsahuje 21 fágov (80, 79, 52A, 52, 29, 71, 55, 3C, 3B, 3A, 53,47,42E, 7, 6, 42D, 77,75, 83A, 54, 81, 187.

Naočkované misky sa sušia pri teplote 37° 30-40 minút, potom sa pomocou slučky aplikuje kvapka zodpovedajúceho fágu, vždy v rovnakom poradí.

Ak je veľa kultúr, potom sa poháre položia na stôl (v krabici) a viečka sa odstránia. Pomocou Pasteurovej pipety odoberte prvú a potom ďalšiu rasu testovaného fága a aplikujte malé kvapky na zodpovedajúci štvorec v každej miske. Zároveň by ste sa nemali dotýkať agaru, aby ste predišli prenosu študovaných kultúr z jednej platne na druhú. Po vysušení fágových kvapôčok sa misky umiestnia v obrátenej polohe na 5-6 hodín do termostatu (teplota 37 °C) a ponechajú sa pri izbovej teplote až do rána. Výsledky sa zaznamenávajú voľným okom a pomocou zväčšovacieho skla, pričom sa zaznamená počet fágov, ktoré poskytli lýzu pri + + a vyššej, a v zátvorkách je uvedený počet fágov, ktoré poskytli lýzu pri +.

Bakteriofágy (od „baktérie“ a grécky fagos – jedlík) sú bakteriálne vírusy, ktoré majú schopnosť špecificky prenikať do bakteriálnych buniek, rozmnožovať sa v nich a spôsobiť ich rozpustenie (lýzu).

História objavu bakteriofágov sa spája s menom kanadského výskumníka F. d'Herelleho (1917), ktorý objavil účinok lýzy baktérií izolovaných z výkalov pacienta s úplavicou. Takéto javy pozorovali aj iní mikrobiológovia [Gamaleya N. F., 1898; Twort F., 1915], ale iba F. d'Herelle, za predpokladu, že mal do činenia s vírusom, izoloval tento „lytický faktor“ pomocou bakteriálnych filtrov a nazval ho bakteriofágom.

Neskôr sa ukázalo, že bakteriofágy sú v prírode rozšírené. Našli sa vo vode, pôde, potravinových výrobkoch, rôznych sekrétoch z tela ľudí a zvierat, t.j. kde sa nachádzajú baktérie. V súčasnosti boli tieto vírusy identifikované u väčšiny baktérií, patogénnych aj nepatogénnych, ako aj u množstva iných mikroorganizmov (napríklad húb). Preto sa v širšom zmysle začali nazývať jednoducho fágy.

Fágy sa líšia tvarom, štruktúrnou organizáciou, typom nukleovej kyseliny a povahou interakcie s mikrobiálnou bunkou.

Morfológia. Väčšina fágov pod elektrónovým mikroskopom má tvar pulca alebo spermie, niektoré majú kubický a vláknitý tvar. Veľkosti fágov sa pohybujú od 20 do 800 nm pre filamentózne fágy. Najviac preštudované sú veľké bakteriofágy, ktoré majú tvar spermie. Pozostávajú z predĺženej ikosaedrickej hlavy merajúcej 65–100 nm a predĺženia chvosta s dĺžkou viac ako 100 nm. Vo vnútri kaudálneho výbežku je dutá valcovitá tyč, spojená otvorom s hlavou, vonku je puzdro schopné kontrakcie ako sval. Kaudálny výbežok končí šesťuholníkovou bazálnou platničkou s krátkymi tŕňmi, z ktorých vybiehajú nitkovité štruktúry – fibrily.

Existujú tiež fágy, ktoré majú dlhý proces, ktorého obal nie je schopný kontrahovať, a fágy s krátkymi procesmi, analógy procesov, bez procesu.

Chemické zloženie. Fágy sa skladajú z dvoch hlavných chemických zložiek – nukleovej kyseliny (DNA alebo RNA) a proteínu. Vo fágoch, ktoré majú tvar spermie, je dvojvláknová DNA pevne zbalená vo forme špirály vo vnútri hlavy. Proteíny sú súčasťou obalu (kapsidy) obklopujúcej nukleovú kyselinu a vo všetkých štruktúrnych prvkoch chvosta proces. Fágové štrukturálne proteíny sa líšia v zložení polypeptidov a sú prezentované vo forme mnohých identických podjednotiek usporiadaných do špirálovitého alebo kubického typu symetrie. Okrem štrukturálnych proteínov majú niektoré fágy vnútorné (genómové) proteíny spojené s nukleovou kyselinou a enzýmové proteíny (lyzozým, ATPáza) zapojené do interakcie fága s bunkou.

Odpor. Fágy sú odolnejšie voči chemickým a fyzikálnym faktorom ako baktérie. Množstvo dezinfekčných prostriedkov (fenol, etylalkohol, éter a chloroform) nemá na fágy významný vplyv. Fágy sú vysoko citlivé na formaldehyd a kyseliny. K inaktivácii väčšiny fágov dochádza pri teplote 65-70ºС. Dlho sa skladujú, keď sú sušené v uzavretých ampulkách a zmrazené pri teplote -185ºC v glyceríne.

Interakcia fágu s bakteriálnou bunkou. Podľa mechanizmu interakcie sa rozlišujú virulentné a mierne fágy. Virulentné fágy, ktoré prenikli do bakteriálnej bunky, sa v nej autonómne rozmnožujú a spôsobujú lýzu baktérií. Proces interakcie virulentného fága s baktériou prebieha v niekoľkých štádiách a je veľmi podobný procesu interakcie ľudských a zvieracích vírusov s hostiteľskou bunkou (pozri 3-5.1). Avšak pre fágy, ktoré majú chvostový proces so sťahovacou pošvou, má vlastnosti. Tieto fágy sú adsorbované na povrchu bakteriálnej bunky pomocou chvostových fibríl. V dôsledku aktivácie fágového enzýmu ATPázy sa obal chvostového výbežku stiahne a tyčinka sa zavedie do bunky. Enzým lyzozým, ktorý sa nachádza na konci chvostového procesu, sa zúčastňuje procesu „prepichnutia“ bakteriálnej bunkovej steny. Potom fágová DNA obsiahnutá v hlave prechádza dutinou chvostovej tyčinky a aktívne sa vstrekuje do cytoplazmy bunky. Zvyšné štruktúrne prvky fága (kapsida a prívesok) zostávajú mimo bunky. Po biosyntéze fágových zložiek a ich samozostavení sa v bakteriálnej bunke nahromadí až 200 nových fágových častíc. Vplyvom fágového lyzozýmu a vnútrobunkového osmotického tlaku dochádza k deštrukcii bunkovej steny, uvoľneniu fágového potomstva do prostredia a lýze baktérie. Jeden lytický cyklus (od momentu adsorpcie fágov po ich výstup z bunky) trvá 30-40 minút. Proces bakteriofágie prechádza niekoľkými cyklami, kým nie sú lyzované všetky baktérie citlivé na daný fág.

Interakcia fágov s bakteriálnou bunkou je charakterizovaná určitým stupňom špecifickosti. Na základe špecifickosti svojho pôsobenia rozlišujú polyvalentné fágy, ktoré môžu interagovať s príbuznými druhmi baktérií, monovalentné fágy, ktoré interagujú s baktériami určitého druhu, a typické fágy, ktoré interagujú s jednotlivými variantmi (typmi) daného druhu baktérií. .

Mierne fágy nelyzujú všetky bunky v populácii, s niektorými vstupujú do symbiózy, v dôsledku čoho je fágová DNA integrovaná do bakteriálneho chromozómu. V tomto prípade sa fágový genóm nazýva profág. Profág, ktorý sa stal súčasťou bunkového chromozómu, sa pri svojej reprodukcii synchrónne replikuje s bakteriálnym génom bez toho, aby spôsobil jeho lýzu, a dedí sa z bunky na bunku neobmedzenému počtu potomkov. Biologický jav symbiózy mikrobiálnej bunky s miernym fágom (profágom) sa nazýva lyzogénia a bakteriálna kultúra obsahujúca profág sa nazýva lyzogénna. Tento názov (z gréckeho lysis - rozklad, genea - pôvod) vyjadruje schopnosť profága spontánne alebo pod vplyvom množstva fyzikálnych a chemických faktorov sa vylúčiť z bunkového chromozómu a prejsť do cytoplazmy, t.j. správať sa ako virulentný fág, ktorý lyzuje baktérie. Lyzogénne kultúry sa svojimi základnými vlastnosťami nelíšia od pôvodných, sú však imúnne voči opätovnej infekcii homológnym alebo blízko príbuzným fágom a navyše získavajú ďalšie vlastnosti, ktoré sú pod kontrolou profágových génov. Zmena vlastností mikroorganizmov pod vplyvom profága sa nazýva fágová konverzia. Ten sa vyskytuje v mnohých typoch mikroorganizmov a týka sa ich rôznych vlastností: kultúrnych, biochemických, toxigénnych, antigénnych, citlivých na antibiotiká atď. Navyše prechodom z integrovaného stavu do virulentnej formy môže mierny fág zachytiť časť bunky. chromozómu a pri jeho lýze prenáša túto časť chromozómu do inej bunky. Ak sa mikrobiálna bunka stane lyzogénnou, získa nové vlastnosti (pozri kapitolu 5). Mierne fágy sú teda silným faktorom vo variabilite mikroorganizmov.

Mierne fágy môžu poškodiť mikrobiologickú produkciu. Ak sa teda mikroorganizmy používané ako výrobcovia vakcín, antibiotík a iných biologických látok ukážu ako lyzogénne, existuje nebezpečenstvo, že sa temperovaný fág premení na virulentnú formu, čo nevyhnutne povedie k lýze produkčného kmeňa.

Praktické využitie fágov. Použitie fágov je založené na ich prísnej špecifickosti účinku. Fágy sa využívajú pri diagnostike infekčných ochorení: pomocou známych (diagnostických) fágov sa identifikujú izolované kultúry mikroorganizmov. Vďaka vysokej špecificite fágov je možné určiť typ patogénu alebo varianty (typy) v rámci druhu. Typizácia fágov má veľký epidemiologický význam, pretože nám umožňuje určiť zdroj a cesty šírenia infekcie; – pomocou testovacej kultúry je možné v študovanom materiáli určiť neznámy fág, ktorý indikuje prítomnosť zodpovedajúcich patogénov v ňom.

Fágy sa používajú na liečbu a prevenciu infekčných chorôb. Produkujú týfus, úplavicu, pseudomonas, stafylokokové fágy a kombinované lieky. Spôsoby podávania do tela: lokálne, enterálne alebo parenterálne. Mierne fágy sa používajú v genetickom inžinierstve a biotechnológii ako vektory na produkciu rekombinantnej DNA (pozri kapitolu 6).

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Vírusy: typy, štruktúra a spôsoby infikovania buniek

✪ Nebunkové formy života. Vírusy a bakteriofágy. Video lekcia biológie 10. ročník

✪ Liečba bakteriofágmi: keď už antibiotiká nepomáhajú

✪ INVISTRA. Mikrobiologička Chubatová Bakteriofágy. mp4

✪ Veľký skok. Víťazi baktérií

titulky

Vírus je nebunkový infekčný agens. Je tento organizmus živý alebo nie? Na túto otázku stále nemáme jasnú odpoveď. Dnes poznáme 6000 vírusov, no je ich niekoľko miliónov. Vírusy si nie sú podobné a môžu mať tvar gule alebo špirály, prípadne tvar zložitého asymetrického plexu. Vírusy majú veľkosť od 20 do 300 nanometrov v priemere. Ako funguje vírus? V centre pôvodcu je genetický materiál - RNA alebo DNA. Okolo nej je bielkovinová štruktúra – kapsida. Kapsida slúži na ochranu vírusu a pomáha pri únose buniek. Niektoré vírusy sú navyše potiahnuté lipidovým obalom, tukovou štruktúrou, ktorá ich chráni pred zmenami prostredia. Virológ David Baltimore spojil všetky vírusy do 8 skupín. Niektoré skupiny vírusov obsahujú jeden alebo dva reťazce DNA, iné obsahujú jeden reťazec RNA, ktorý môže byť zdvojený alebo dokončený na svojej DNA šablóne. Okrem toho sa každá skupina vírusov reprodukuje v rôznych organelách infikovanej bunky. Každý vírus má špecifický rozsah hostiteľov, čo znamená, že je pre niektoré druhy nebezpečný a pre iné neškodný. Napríklad kiahňami trpia len ľudia, niektoré mäsožravce psinka. Vírus sa zvyčajne dostáva do ľudského tela krvou a sekrétmi. Každý vírus infikuje bunky inak. Herpes vírusy sú vložené do membrány, po ktorej genetický materiál odhodí kapsidu a prenikne do jadra. Vírus hepatitídy C úplne prenikne do bunky a bakteriofágy vstreknú svoj genetický materiál do baktérie a nechajú bielkovinový obal vonku. Genóm vírusu je integrovaný do jednej z organel alebo cytoplazmy a mení bunku na skutočnú vírusovú továreň. Prirodzené procesy v bunke sú narušené a bunka začne produkovať a zostavovať genóm a proteín vírusu. Tento proces sa nazýva replikácia a jeho hlavným účelom je zachytiť územia. Počas replikácie sa genetický materiál vírusu zmieša s génmi hostiteľskej bunky. To vedie k aktívnej mutácii vírusu a zvyšuje jeho prežitie. Po zavedení replikačného procesu sa vírusová častica vypukne a infikuje nové bunky a infikovaná bunka pokračuje v produkcii. V inom scenári nastáva lýza, to znamená, že bunka praskne a infikované telo sa naplní novými vírusmi. Prečo je tak ťažké bojovať proti vírusom? Evolúcia vírusov prebieha doslova pred našimi očami. Medzi vírusmi a živými organizmami prebiehajú neustále preteky v zbrojení, a keď vírus vynájde novú zbraň, dôjde k pandémii. Ľuďom sa už podarilo poraziť niektoré vírusy, ako napríklad vírus čiernych kiahní, no iné si vyžadujú každý rok vývoj alebo objavenie nových vakcín.

Príbeh

Felix D'Herelle tiež naznačil, že bakteriofágy majú korpuskulárny charakter. Avšak až po vynáleze elektrónového mikroskopu bolo možné vidieť a študovať ultraštruktúru fágov. Po dlhú dobu boli predstavy o morfológii a hlavných znakoch fágov založené na výsledkoch štúdia fágov skupiny T - T1, T2, ..., T7, ktoré sa rozmnožujú na E. coli kmeň B. Každý rok sa však objavovali nové údaje týkajúce sa morfológie a štruktúry rôznych fágov, čo si vyžiadalo ich morfologickú klasifikáciu.

Úloha bakteriofágov v biosfére

Šablóna:Biofoto Bakteriofágy sú najpočetnejšou, v biosfére rozšírenou a pravdepodobne evolučne najstaršou skupinou vírusov. Odhadovaná veľkosť populácie fágov je viac ako 10 30 fágových častíc.

V prirodzených podmienkach sa fágy nachádzajú na miestach, kde sú na ne citlivé baktérie. Čím je konkrétny substrát (pôda, ľudské a zvieracie výlučky, voda atď.) bohatší na mikroorganizmy, tým väčší je počet zodpovedajúcich fágov, ktoré sa v ňom nachádzajú. V pôde sa teda nachádzajú fágy, ktoré lyzujú bunky všetkých typov pôdnych mikroorganizmov. Černozeme a pôdy, na ktoré boli aplikované organické hnojivá, sú obzvlášť bohaté na fágy.

Bakteriofágy zohrávajú dôležitú úlohu pri kontrole veľkosti mikrobiálnych populácií, pri autolýze starnúcich buniek a pri prenose bakteriálnych génov, pričom pôsobia ako vektorové „systémy“.

Bakteriofágy sú skutočne jedným z hlavných mobilných genetických prvkov. Prostredníctvom transdukcie zavádzajú nové gény do bakteriálneho genómu. Odhaduje sa, že za 1 sekundu sa môže infikovať 10 24 baktérií. To znamená, že neustály prenos genetického materiálu je distribuovaný medzi baktérie žijúce v podobných podmienkach.

Vysoká miera špecializácie, dlhodobá existencia a schopnosť rýchlej reprodukcie vo vhodnom hostiteľovi prispievajú k ich zachovaniu v dynamickej rovnováhe medzi širokou paletou bakteriálnych druhov v akomkoľvek prirodzenom ekosystéme. Keď nie je k dispozícii vhodný hostiteľ, mnohé fágy môžu zostať infekčné po celé desaťročia, pokiaľ nie sú zničené extrémnymi látkami alebo podmienkami prostredia.

Štruktúra bakteriofágov

Šablóna:Biofoto Bakteriofágy sa líšia chemickou štruktúrou, typom nukleovej kyseliny, morfológiou a povahou interakcie s baktériami. Bakteriálne vírusy sú stokrát a tisíckrát menšie ako mikrobiálne bunky.

Typická fágová častica (virión) pozostáva z hlavy a chvosta. Dĺžka chvosta je zvyčajne 2-4 násobok priemeru hlavy. Hlava obsahuje genetický materiál - jednovláknovú alebo dvojvláknovú RNA alebo DNA s enzýmom transkriptázou v neaktívnom stave, obklopený proteínovým alebo lipoproteínovým obalom - kapsid , zachovanie genómu mimo bunky.

Nukleová kyselina a kapsid spolu tvoria nukleokapsid. Bakteriofágy môžu mať ikosaedrickú kapsidu zostavenú z viacerých kópií jedného alebo dvoch špecifických proteínov. Typicky sú rohy vyrobené z pentamérov proteínu a podpora každej strany je vyrobená z hexamérov rovnakého alebo podobného proteínu. Okrem toho môžu mať fágy guľovitý, citrónový alebo pleomorfný tvar.

Chvost alebo prívesok je proteínová trubica - pokračovanie proteínovej škrupiny hlavy; v spodnej časti chvosta je ATPáza, ktorá regeneruje energiu na injekciu genetického materiálu. Existujú aj krátkospracované, nespracované a vláknité bakteriofágy.

Hlava je okrúhla, šesťhranná alebo tyčinkovitá s priemerom 45-140 nm. Proces je 10-40 nm hrubý a 100-200 nm dlhý. Niektoré z bakteriofágov sú okrúhle, iné sú vláknité, s rozmermi 8x800 nm. Dĺžka vlákna nukleovej kyseliny je mnohonásobne väčšia ako veľkosť hlavy, v ktorej je v skrútenom stave, a dosahuje 60-70 mikrónov. Proces vyzerá ako dutá trubica obklopená plášťom obsahujúcim kontraktilné proteíny podobné svalovým. U mnohých vírusov je obal schopný stiahnuť sa a odkryť časť tyčinky. Na konci procesu majú mnohé bakteriofágy bazálnu platničku, z ktorej vystupujú tenké dlhé vlákna, ktoré uľahčujú pripojenie fága k baktérii. Celkové množstvo proteínu vo fágovej častici je 50-60%, nukleové kyseliny - 40-50%.

Taxonómia bakteriofágov

Veľký počet izolovaných a študovaných bakteriofágov určuje potrebu ich systematizácie. Za to zodpovedá Medzinárodný výbor pre taxonómiu vírusov (ICTV). V súčasnosti sa podľa Medzinárodnej klasifikácie a nomenklatúry vírusov bakteriofágy delia v závislosti od typu nukleovej kyseliny a morfológie.

V súčasnosti sa rozlišuje devätnásť rodín. Z nich iba dve obsahujú RNA a iba päť rodín má obálku. Z rodín DNA vírusov majú iba dve rodiny jednovláknové genómy. Deväť rodín obsahujúcich DNA má kruhový DNA genóm, zatiaľ čo ďalších deväť má lineárnu DNA. Deväť rodín je špecifických iba pre baktérie, zvyšných deväť je špecifických iba pre archaea a ( Tectiviridae) infikuje baktérie aj archaea.

ICTV klasifikácia baktérií a archaálnych vírusov

objednať	Rodina	Morfológia	Nukleová kyselina	Príklad
Caudovirales	Myoviridae	Bez puzdra, stiahnutý chvost	Lineárna dsDNA	Fág T4, fág μ, PBSX, podobný P1Puna, P2, I3, Bcep 1, Bcep 43, Bcep 78
	Siphoviridae	Bez puzdra, nezmrštený chvost (dlhý)	Lineárna dsDNA	Fág λ, fág T5, phi, C2, L5, HK97, N15
	Podoviridae	Bez puzdra, nezmrštený chvost (krátky)	Lineárna dsDNA	Fág T7, fág T3, P22, P37
Ligamenvirales	Lipothrixviridae	Opláštený, tyčovitý	Lineárna dsDNA	Vírus "Acidianus filamentous" 1
	Rudiviridae		Lineárna dsDNA	Vírus v tvare tyčinky "Sulfolobus islandicus"" 1
Neznámy	Ampullaviridae	Zakryté, v tvare fľaše	Lineárna dsDNA
	Bicaudaviridae	Bez škrupiny, v tvare citróna	Kruhová dsDNA
	Clavaviridae	Bez škrupiny, tyčovitého tvaru	Kruhová dsDNA
	Corticoviridae	Bez škrupiny, izometrické	Kruhová dsDNA
	Cystoviridae	Škrupinové, guľovité	Segmentovaná dsRNA
	Fuselloviridae	Bez škrupiny, v tvare citróna	Kruhová dsDNA
	Globuloviridae	Škrupinové, izometrické	Lineárna dsDNA
	Guttaviridae	Bez škrupiny, vajcovité	Kruhová dsDNA
	Inoviridae	Bez obalu, vláknitý	Kruhová ssDNA
	Leviviridae	Bez škrupiny, izometrické	Lineárna ssRNA	MS2, Qp
	Microviridae	Bez škrupiny, izometrické	Kruhová ssDNA	ΦX174
	Plasmaviridae	Opláštené, pleomorfné	Kruhová dsDNA
	Tectiviridae	Bez škrupiny, izometrické	Lineárna dsDNA

Interakcia bakteriofága s bakteriálnymi bunkami

Šablóna:Biofoto Na základe povahy interakcie bakteriofága s bakteriálnou bunkou sa rozlišujú virulentné a mierne fágy. Počet virulentných fágov sa môže zvyšovať iba počas lytického cyklu. Proces interakcie virulentného bakteriofága s bunkou pozostáva z niekoľkých etáp: adsorpcia bakteriofága na bunku, prienik do bunky, biosyntéza zložiek fágu a ich zostavenie, výstup bakteriofágov z bunky.

Spočiatku sa bakteriofágy naviažu na fágovo špecifické receptory na povrchu bakteriálnej bunky. Fágový chvost pomocou enzýmov umiestnených na jeho konci (hlavne lyzozýmu) lokálne rozpúšťa bunkovú membránu, sťahuje sa a DNA obsiahnutá v hlavičke sa vstrekuje do bunky, zatiaľ čo proteínový obal bakteriofága zostáva vonku. Injikovaná DNA spôsobuje úplnú reštrukturalizáciu metabolizmu bunky: zastaví sa syntéza bakteriálnej DNA, RNA a proteínov. DNA bakteriofága sa začne prepisovať pomocou vlastného enzýmu transkriptázy, ktorý sa aktivuje po vstupe do bakteriálnej bunky. Najprv sa syntetizujú skoré a potom neskoré mRNA, ktoré vstupujú do ribozómov hostiteľskej bunky, kde sa syntetizujú skoré (DNA polymerázy, nukleázy) a neskoré (kapsidové a chvostové proteíny, enzýmy lyzozým, ATPáza a transkriptáza) bakteriofágové proteíny. Replikácia bakteriofágovej DNA prebieha podľa semikonzervatívneho mechanizmu a uskutočňuje sa za účasti vlastných DNA polymeráz. Po syntéze neskorých proteínov a dokončení replikácie DNA sa začína konečný proces – dozrievanie fágových častíc alebo spojenie fágovej DNA s obalovým proteínom a vznik zrelých infekčných fágových častíc.

Trvanie tohto procesu sa môže pohybovať od niekoľkých minút do niekoľkých hodín. Potom dôjde k lýze buniek a uvoľnia sa nové zrelé bakteriofágy. Niekedy fág iniciuje cyklus lýzy, ktorý vedie k lýze buniek a uvoľneniu nových fágov. Alternatívne môže fág iniciovať lyzogénny cyklus, v ktorom namiesto replikácie reverzibilne interaguje s genetickým systémom hostiteľskej bunky integráciou do chromozómu alebo udržiavaním ako plazmid. Vírusový genóm sa teda replikuje synchrónne s hostiteľskou DNA a delením buniek a tento stav fága sa nazýva profág. Baktéria obsahujúca profág sa stáva lyzogénnou, kým za určitých podmienok alebo spontánne nie je profág stimulovaný na uskutočnenie replikačného cyklu lýzy. Prechod z lyzogenézy na lýzu sa nazýva lyzogénna indukcia alebo profágová indukcia. Indukcia fágov je silne ovplyvnená stavom hostiteľskej bunky pred indukciou, ako aj dostupnosťou živín a inými stavmi vyskytujúcimi sa v čase indukcie. Zlé rastové podmienky podporujú lyzogénnu dráhu, zatiaľ čo dobré podmienky podporujú lýzu.

Životný cyklus

Stredne silné a virulentné bakteriofágy v počiatočných štádiách interakcie s bakteriálnou bunkou majú rovnaký cyklus.

• Adsorpcia bakteriofága na fágovo špecifické bunkové receptory.
• Injekcia fágovej nukleovej kyseliny do hostiteľskej bunky.
• Ko-replikácia fágovej a bakteriálnej nukleovej kyseliny.
• Bunkové delenie.
• Ďalej sa bakteriofág môže vyvíjať podľa dvoch modelov: lyzogénnej alebo lytickej cesty. Mierne Po delení buniek sú bakteriofágy v profágovom stave (lyzogénna dráha). Virulentný bakteriofágy sa vyvíjajú podľa lytického modelu:
• Fágová nukleová kyselina riadi syntézu fágových enzýmov pomocou bakteriálneho zariadenia na syntézu proteínov. Fág tak či onak inaktivuje hostiteľskú DNA a RNA a fágové enzýmy ju úplne rozložia; RNA fága „podriaďuje“ bunkový aparát syntéze proteínov.
• Fágová nukleová kyselina sa replikuje a riadi syntézu nových obalových proteínov. Nové fágové častice sa tvoria ako výsledok spontánneho samousporiadania proteínového obalu (kapsid) okolo fágovej nukleovej kyseliny; Lysozým sa syntetizuje pod kontrolou fágovej RNA.
• Bunková lýza: bunka praskne pod vplyvom lyzozýmu; uvoľní sa asi 200-1000 nových fágov; fágy infikujú iné baktérie.

Aplikácia

V medicíne

Jednou z oblastí použitia bakteriofágov je antibakteriálna terapia, alternatíva k užívaniu antibiotík. Používajú sa napríklad bakteriofágy: streptokoky, stafylokoky, klebsiella, polyvalentná dyzentéria, pyobakteriofágy, coli, proteus a coliproteus a iné. V Rusku je registrovaných a používaných 13 liekov na báze fágov. V súčasnosti sa používajú na liečbu bakteriálnych infekcií, ktoré nie sú citlivé na tradičnú antibiotickú liečbu, najmä v Gruzínskej republike. Použitie bakteriofágov je zvyčajne sprevádzané väčším úspechom ako antibiotiká, kde sú prítomné biologické membrány potiahnuté polysacharidmi, cez ktoré antibiotiká zvyčajne nepreniknú. V súčasnosti nebolo terapeutické použitie bakteriofágov schválené na Západe, hoci fágy sa používajú na ničenie baktérií, ktoré spôsobujú otravu jedlom, ako je Listeria. Dlhoročnými skúsenosťami vo veľkých mestách a na vidieku sa preukázala nezvyčajne vysoká terapeutická a preventívna účinnosť bakteriofága dyzentérie (P. M. Lerner, 2010) [ ]. V Rusku sa už dlho vyrábajú terapeutické fágové prípravky, liečili sa fágmi ešte pred antibiotikami. V posledných rokoch boli fágy široko používané po povodniach v Krymsku a Chabarovsku na prevenciu úplavice.

V biológii

Bakteriofágy sa používajú v genetickom inžinierstve ako vektory, ktoré prenášajú úseky DNA, možný je aj prirodzený prenos génov medzi baktériami cez niektoré fágy (transdukcia).

Fágové vektory sa zvyčajne vytvárajú na báze mierneho bakteriofága λ obsahujúceho dvojvláknovú lineárnu molekulu DNA. Ľavé a pravé rameno fága má všetky gény potrebné pre lytický cyklus (replikáciu, reprodukciu). Stredná časť genómu bakteriofága λ (obsahuje gény, ktoré riadia lyzogéniu, teda jeho integráciu do DNA bakteriálnej bunky) nie je podstatná pre jeho reprodukciu a má približne 25 tisíc párov báz. Táto časť môže byť nahradená cudzím fragmentom DNA. Takto modifikované fágy prechádzajú lytickým cyklom, ale lyzogénia sa nevyskytuje. Bakteriofágové λ vektory sa používajú na klonovanie eukaryotických fragmentov DNA (teda väčších génov) až do 23 tisíc nukleotidových párov (kb). Navyše, fágy bez inzertov sú menšie ako 38 kb. alebo naopak s príliš veľkými vložkami - viac ako 52 kb. nevyvíjajú ani neinfikujú baktérie.

Keďže reprodukcia bakteriofágov je možná len v živých bunkách, bakteriofágy možno použiť na určenie životaschopnosti baktérií. Tento smer má veľkú perspektívu, keďže jedným z hlavných problémov rôznych biotechnologických procesov je určenie životaschopnosti použitých plodín. Pomocou metódy elektrooptickej analýzy bunkových suspenzií bola ukázaná možnosť štúdia štádií interakcie fág-mikrobiálna bunka.

pozri tiež

Poznámky

1. Sergej Golovin Bakteriofágy: zabijaci v úlohe záchrancov // Veda a život. - 2017. - Číslo 6. - S. 26-33
2. Félix d'Hérelles (1917). „Sur un mikrobi neviditeľný antagoniste des bacilles dysentériques.“ Comptes rendus Acad Sci Paris. 165 : 373-5. Archivované z originálu (PDF) 4. decembra 2010 . Dátum prístupu 5. september 2010.
3. Vírusy baktérie
4. Bakteriofág
5. Ackermann H.-W. //Res. Microbiol., 2003. - V. 154. - S. 245-251
6. Hendrix R.W. // Teor. Popul. Biol., 2002. - V. 61. - S. 471-480
7. Suttle C.A. (september 2005), Vuiruses in more. Príroda 437:356–361.
8. Šestakov S.V. Ako dochádza a je obmedzený horizontálny prenos génov v baktériách. Ekologická genetika 2007. - T. 5. - č. 2. - S. 12-24.
9. Tettelin H., Masignani V., Cieslewicz M.J., Donati C., Medini D., Ward N.L., Angiuoli S.V., Crabtree J., Jones A.L., Durkin A. S., Deboy R.T., Davidsen T.M., Scars Mora Melli M., Margarit y Ros I., Peterson J. D., Hauser C. R., Sundaram J. P., Nelson W. C., Madupu R., Brinkac L. M., Dodson R. J., Rosovitz M. J., Sullivan S. A., Daugherty S. C., Haft D. G. M., Seleng. . L., Zhou L., Zafar N., Khouri H., Radune D., Dimitrov G., Watkins K., O'Connor K. J., Smith S., Utterback T. R., White O., Rubens C. E., Grandi G., Madoff L. C., Kasper D. L., Telford J. L.,. Wessels M. R., Rappuoli R., Fraser C. Analýza genómu viacerých patogénnych izolátov Streptococcus Agalactiae: Dôsledky pre mikrobiálny "pan-genóm." Proc. Natl. Akad. Sci. USA 2005. 102: 13950-13955

Dobré popoludnie, milí čitatelia! Mnohí z nás aspoň raz v živote podstúpili antibiotickú terapiu. Vo väčšine prípadov však išlo o antibiotiká. Nie každý sa musel potýkať s bakteriofágmi. Lekári zároveň hovoria, že dnes sa tieto lieky môžu stať dobrou alternatívou. Budeme uvažovať o bakteriofágoch, typoch a účeloch týchto liekov, ktoré sú svojou povahou jedinečné.

Bakteriofág: čo je to za liek?

História pôvodu

História bakteriofágov siaha asi 100 rokov dozadu. V rokoch 1915-1917 sa ich objav uskutočnil takmer súčasne vo Francúzsku, Anglicku a Rusku, kde traja biológovia nezávisle od seba pozorovali fenomén lýzy baktérií.

Vedec Felix D'Herelle po preštudovaní vlastností mikroskopických vírusov naznačil, že zohrávajú veľkú úlohu v procese hojenia organizmu postihnutého bakteriálnou infekciou. Odvtedy sa fágom začala venovať zvýšená pozornosť a začalo sa ich rýchle štúdium.

Fágová štruktúra

Fágy nie sú produktom genetického inžinierstva. Nachádzajú sa aj v prírode, na miestach, kde sú na ne citlivé baktérie. Štruktúra vírusu pripomína pulec: má chvost a hlavu. Ten obsahuje genetický materiál. Fág obsahuje proteínový obal a nukleové kyseliny, ktoré tvoria DNA.

Charakteristiky každého bakteriofága závisia od baktérií, proti ktorým je namierený. Vyskytli sa prípady, keď vírusy nedokázali ovplyvniť ani baktérie svojej vlastnej triedy, pretože niektorí jedinci sú odolní voči bakteriofágom. Ak chcete byť liečení týmito liekmi, musíte si byť úplne istí diagnózou: vírusy neovplyvňujú iné baktérie a mikroorganizmy.

Ako to využívajú?

Pomerne často sa fágy používajú v komplexnej antibakteriálnej terapii. Uprednostňujú sa, ak neexistuje smrteľné ohrozenie pacienta. Na rozdiel od antibiotík, ktoré „zmetú“ všetko, čo im príde do cesty, lieky s minivírusmi nezabíjajú prospešnú mikroflóru, pôsobia selektívne a sú bezbolestne odstránené z tela.

Ich kompatibilita s akýmikoľvek liekmi je 100%, pretože nereagujú s inými chemikáliami a nespôsobujú komplikácie. Jedinou výnimkou je užívanie liekov, ktoré obsahujú baktérie, napríklad Linex, Acipol, Bifidum-bacterin.

V rámci núdzovej terapie však fágy ešte nemôžu nahradiť antibiotiká, pretože nie je vždy možné presne identifikovať patogén. Mnohé fágy možno podávať deťom aj v detstve, keď je väčšina antibiotík zakázaná. V pediatrickej terapii sú výhodnejšie lieky na báze vírusových činidiel, pretože majú menej vedľajších účinkov.

Typy bakteriofágov

V modernej medicíne sa bakteriofágy používajú v mnohých oblastiach:

• gastroenterológia;
• otolaryngológia;
• chirurgický zákrok;
• gynekológia;
• urológia;
• pneumológie.

Výber konkrétneho lieku závisí od ochorenia a jeho pôvodcu.

Každý fág môže byť namierený len proti špecifickej baktérii a existuje územná selektivita. To znamená, že baktérie a vírusy sú náchylné na mutáciu v závislosti od oblasti, v ktorej sa nachádzajú.

Klasifikácia fágov sa uskutočňuje podľa patogénov. Ak existuje jedna infekcia, použite:

Stafylokokový bakteriofág

Pôsobí len proti stafylokokom, pokrýva jeho rôzne typy, vrátane aureus.

Intesti

Účinné proti niekoľkým druhom baktérií: Escherichia coli, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa, Proteus.

Polyvalentný

Pôsobí proti Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella, Proteus.

Streptokoková

Funguje výlučne pri streptokokovej monoinfekcii.

Coliproteus

Používa sa na kombinované infekcie, a to: enteropatogénne Escherichia coli, Proteus, Pseudomonas aeruginosa, streptokoky a stafylokoky.

Salmonella

Bakteriofág proti salmonele.

Pseudomonas

Účinné proti Pseudomonas aeruginosa.

Ak

Pôsobí proti E. coli. Existuje koliproteový bakteriofág, ktorý je účinný proti proteám.

Predpokladá sa, že bakteriofágy pôsobiace proti jedinej infekcii sú účinnejšie. V oveľa menšej miere pomáhajú lieky, ktoré kombinujú viacero druhov vírusov. Bakteriofágy sú dostupné v tekutej forme aj v tabletách. Pokiaľ ide o liečbu detí, uprednostňuje sa tekutá forma.

Liečba bakteriofágmi

Liek by mal predpisovať iba lekár a až po testovaní na identifikáciu konkrétnej infekcie. Samopodávanie doma môže byť neúčinné, pretože bez špeciálneho výskumu nie je možné identifikovať patogén a určiť jeho citlivosť na fágy.

Liečebný režim pre každú jednotlivú infekciu je vypracovaný individuálne pre klienta. Najčastejšie sa tieto lieky používajú na liečbu črevnej dysbiózy. Priebeh liečby je v tomto prípade asi 5 dní, ale v niektorých prípadoch sa môže predĺžiť na 15 dní. Pre väčšiu účinnosť sa kurzy opakujú 2-3 krát.

Tu je príklad jedného takéhoto priebehu liečby stafylokokovej infekcie:

• dojčatá do šiestich mesiacov – 5 ml;
• od šiestich mesiacov do roka - 10 ml;
• od jedného do troch rokov dajte 15 ml;
• od troch do ôsmich rokov - 20 ml;
• po ôsmich rokoch - 30 ml.

Fágy môžu byť podávané dojčatám tromi spôsobmi:

• orálne (v ústach);
• vo forme klystíru;
• kvapky do nosa.

Po šiestich mesiacoch veku už tretia možnosť neprichádza do úvahy, preto sa predpisuje buď ako klystír, alebo ústne. V tomto prípade je dávka na klystír v priemere dvakrát väčšia ako objem predpísaný na perorálne podanie.

Pokiaľ ide o deti v pediatrii, existujú rôzne lekárske recenzie týkajúce sa používania bakteriofágov. Niektorí tvrdia, že minivírusy sú absolútne bezpečné, takže zatiaľ sa fágy predpisujú aj dojčatám starým spôsobom.

Aktualizované informácie sa objavili v roku 2016. Hlavná detská gastroenterologička Zakharova I.N. uviedol, že bakteriofágová terapia môže viesť k rakovine. Vírusy sa integrujú do génového systému tela a môžu ho zničiť.

Ťažko povedať, nakoľko je toto tvrdenie pravdivé, no status žiadateľa hovorí za všetko. Bakteriofágy ešte nie sú úplne preskúmané a na terapiu sa začali používať pomerne nedávno. Zatiaľ neexistujú žiadne dlhodobé pozorovania ich účinkov na jednotlivé generácie.

Vážení čitatelia, rozobrali sme s vami vplyv bakteriofágov na infekcie a ľudský organizmus. Ak sa vám článok páčil, odporučte ho svojim priateľom na sociálnych sieťach. siete. Informácie sú poskytované len na informačné účely.