7 γεγονότα για τους βακτηριοφάγους

Οι βακτηριοφάγοι είναι «βακτηριοφάγοι» δεδομένου ότι είναι ιοί που μολύνουν και καταστρέφουν τα βακτήρια. Μερικές φορές ονομάζονται φάγοι, αυτοί οι μικροσκοπικοί οργανισμοί είναι πανταχού παρόντες στη φύση. Εκτός από τη μόλυνση βακτηρίων, οι βακτηριοφάγοι μολύνουν και άλλους μικροσκοπικούς προκαρυώτες γνωστούς ως αρχαία. Αυτή η μόλυνση είναι ειδική για ένα συγκεκριμένο είδος βακτηρίων ή αρχαίων. Ένας φάγος που μολύνει το E. coli για παράδειγμα, δεν θα μολύνει τα βακτήρια του άνθρακα. Δεδομένου ότι οι βακτηριοφάγοι δεν μολύνουν τα ανθρώπινα κύτταρα, έχουν χρησιμοποιηθεί σε ιατρικές θεραπείες για τη θεραπεία βακτηριακών ασθενειών.

Οι βακτηριοφάγοι έχουν τρεις κύριους τύπους δομής.

Δεδομένου ότι οι βακτηριοφάγοι είναι ιοί, αποτελούνται από ένα νουκλεϊκό οξύ (DNA ή RNA) που περικλείεται μέσα σε ένα πρωτεϊνικό κέλυφος ή καψίδιο. Ένας βακτηριοφάγος μπορεί επίσης να έχει μια πρωτεϊνική ουρά συνδεδεμένη στο καψίδιο με ίνες ουράς που εκτείνονται από την ουρά. Οι ίνες της ουράς βοηθούν τον φάγο να προσκολληθεί στον ξενιστή του και η ουρά βοηθά στην έγχυση των ιικών γονιδίων στον ξενιστή. Ένας βακτηριοφάγος μπορεί να υπάρχει ως:

1. ιικά γονίδια σε κεφαλή καψιδίου χωρίς ουρά
2. ιικά γονίδια σε κεφαλή καψιδίου με ουρά
3. νηματοειδές ή ραβδοειδές καψίδιο με κυκλικό μονόκλωνο DNA.

Οι βακτηριοφάγοι συσκευάζουν το γονιδίωμά τους

Πώς οι ιοί προσαρμόζουν το ογκώδες γενετικό τους υλικό στα καψίδια τους; Οι βακτηριοφάγοι RNA, οι φυτικοί ιοί και οι ζωικοί ιοί έχουν έναν αυτοαναδιπλούμενο μηχανισμό που επιτρέπει στο ιικό γονιδίωμα να χωράει μέσα στο δοχείο καψιδίου. Φαίνεται ότι μόνο το γονιδίωμα του ιικού RNA έχει αυτόν τον αυτοαναδιπλούμενο μηχανισμό. Οι ιοί DNA προσαρμόζονται στο γονιδίωμά τους στο καψίδιο με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων γνωστών ως ένζυμα συσκευασίας.

Οι βακτηριοφάγοι έχουν δύο κύκλους ζωής

Οι βακτηριοφάγοι είναι ικανοί να αναπαράγονται είτε με τον λυσογονικό είτε με τον λυτικό κύκλο ζωής. Ο λυσογόνος κύκλος είναι επίσης γνωστός ως εύκρατος κύκλος επειδή ο ξενιστής δεν σκοτώνεται. Ο ιός εγχέει τα γονίδιά του στο βακτήριο και τα γονίδια του ιού εισάγονται στο βακτηριακό χρωμόσωμα. Στον λυτικό κύκλο των βακτηριοφάγων, ο ιός πολλαπλασιάζεται μέσα στον ξενιστή. Ο ξενιστής σκοτώνεται όταν οι ιοί που αναπαράγονται πρόσφατα ανοίγουν ή λύουν το κύτταρο ξενιστή και απελευθερώνονται.

Οι βακτηριοφάγοι μεταφέρουν γονίδια μεταξύ βακτηρίων

Οι βακτηριοφάγοι βοηθούν στη μεταφορά γονιδίων μεταξύ βακτηρίων μέσω γενετικού ανασυνδυασμού. Αυτός ο τύπος γονιδιακής μεταφοράς είναι γνωστός ως μεταγωγή. Η μεταγωγή μπορεί να επιτευχθεί είτε μέσω του λυτικού είτε του λυσογονικού κύκλου. Στον λυτικό κύκλο, για παράδειγμα, ο φάγος εγχέει το DNA του σε ένα βακτήριο και τα ένζυμα διαχωρίζουν το βακτηριακό DNA σε κομμάτια. Τα γονίδια των φάγων κατευθύνουν το βακτήριο για να παράγει περισσότερα ιικά γονίδια και ιικά συστατικά (καψίδια, ουρά, κ.λπ.). Καθώς οι νέοι ιοί αρχίζουν να συναρμολογούνται, το βακτηριακό DNA μπορεί κατά λάθος να εγκλωβιστεί μέσα σε ένα ιικό καψίδιο. Σε αυτή την περίπτωση, ο φάγος διαθέτει βακτηριακό DNA αντί για ιικό DNA. Όταν αυτός ο φάγος μολύνει ένα άλλο βακτήριο, εγχέει το DNA από το προηγούμενο βακτήριο στο κύτταρο ξενιστή. Το βακτηριακό DNA του δότη μπορεί στη συνέχεια να εισαχθεί στο γονιδίωμα του πρόσφατα μολυσμένου βακτηρίου με ανασυνδυασμό. Ως αποτέλεσμα, τα γονίδια από ένα βακτήριο μεταφέρονται σε ένα άλλο.

Οι βακτηριοφάγοι μπορούν να κάνουν βακτήρια επιβλαβή για τον άνθρωπο

Οι βακτηριοφάγοι παίζουν ρόλο στην ανθρώπινη ασθένεια μετατρέποντας ορισμένα αβλαβή βακτήρια σε παράγοντες ασθένειας. Ορισμένα είδη βακτηρίων συμπεριλαμβανομένου του E. coli , Streptococcus pyogenes (προκαλεί ασθένεια που τρώει τη σάρκα), Vibrio cholerae (προκαλεί χολέρα) και Shigella (προκαλεί δυσεντερία) γίνονται επιβλαβείς όταν γονίδια που παράγουν τοξικές ουσίες μεταφέρονται σε αυτά μέσω βακτηριοφάγων. Αυτά τα βακτήρια μπορούν στη συνέχεια να μολύνουν τους ανθρώπους και να προκαλέσουν τροφική δηλητηρίαση και άλλες θανατηφόρες ασθένειες.

Οι βακτηριοφάγοι χρησιμοποιούνται για τη στόχευση υπερμικροβίων

Οι επιστήμονες έχουν απομονώσει βακτηριοφάγους που καταστρέφουν το υπερμικροβιακό Clostridium difficile (C. diff) . Γ. διαφορά επηρεάζει συνήθως το πεπτικό σύστημα προκαλώντας διάρροια και κολίτιδα. Η θεραπεία αυτού του τύπου λοίμωξης με βακτηριοφάγους παρέχει έναν τρόπο διατήρησης των καλών βακτηρίων του εντέρου καταστρέφοντας μόνο το C. διαφορά μικρόβια. Οι βακτηριοφάγοι θεωρούνται μια καλή εναλλακτική λύση στα αντιβιοτικά. Λόγω της υπερβολικής χρήσης αντιβιοτικών, τα ανθεκτικά στελέχη βακτηρίων γίνονται όλο και πιο κοινά. Οι βακτηριοφάγοι χρησιμοποιούνται επίσης για την καταστροφή άλλων υπερμικροβίων, συμπεριλαμβανομένου του ανθεκτικού στα φάρμακα E. coli και MRSA.

Οι βακτηριοφάγοι παίζουν σημαντικό ρόλο στον παγκόσμιο κύκλο άνθρακα

Οι βακτηριοφάγοι είναι ο πιο άφθονος ιός στον ωκεανό. Οι φάγοι γνωστοί ως πελαγοφάγοι μολύνουν και καταστρέφουν τα βακτήρια SAR11. Αυτά τα βακτήρια μετατρέπουν τα διαλυμένα μόρια άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα και επηρεάζουν την ποσότητα του διαθέσιμου ατμοσφαιρικού άνθρακα. Οι πελαγοφάγοι παίζουν σημαντικό ρόλο στον κύκλο του άνθρακα καταστρέφοντας τα βακτήρια SAR11, τα οποία πολλαπλασιάζονται με υψηλό ρυθμό και είναι πολύ καλά στην προσαρμογή τους για την αποφυγή μόλυνσης. Τα πελαγοφάγα διατηρούν τον αριθμό των βακτηρίων SAR11 υπό έλεγχο, διασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχει υπεραφθονία παγκόσμιας παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα.

_Πηγές:

• _{Encyclopædia Britannica Online, s. v. "bacteriophage", πρόσβαση στις 7 Οκτωβρίου 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.}
• _{Νορβηγική Σχολή Κτηνιατρικής Επιστήμης. "Οι ιοί μπορούν να μετατρέψουν το αβλαβές E. Coli επικίνδυνο." ScienceDaily. ScienceDaily, 22 Απριλίου 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.}
• _{Πανεπιστήμιο του Λέστερ. «Ιοί που τρώνε βακτήρια «μαγικές σφαίρες στον πόλεμο κατά των υπερμικροβίων». ScienceDaily. ScienceDaily, 16 Οκτωβρίου 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.}
• _{Κρατικό Πανεπιστήμιο του Όρεγκον. «Ένας πόλεμος χωρίς τέλος, με τον κύκλο του άνθρακα της Γης να διατηρείται σε ισορροπία». ScienceDaily. ScienceDaily, 13 Φεβρουαρίου 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.}