KOKS YRA LIZOGENINIS CIKLAS? - BIOLOGIJA - 2025

Lizogeninis ciklas , taip pat vadinamas lizogenija, yra atgaminimo procese kai kurių virusų etapas, daugiausia tie, kurie užkrėsti bakterijomis. Šiame cikle virusas įterpia savo nukleorūgštį į bakterijos-šeimininkės genomą.

Šis ciklas kartu su liziniu ciklu sudaro du pagrindinius virusų replikacijos mechanizmus. Kai bakteriofagas lizogeninio ciklo metu įterpia savo DNR į bakterijos genomą, jis tampa profagu.

Zlir'a. Ispanų kalbos versiją pateikė Alejandro Porto per „Wikimedia Commons“

Šiuo profagu užkrėstos bakterijos ir toliau gyvena ir dauginasi. Kai vyksta bakterijų dauginimasis, taip pat gaunama užpakalio kopija. Dėl to kiekviena dukterinė bakterijos ląstelė taip pat yra užkrėsta profaga.

Užkrėstų bakterijų, taigi ir jos šeimininko profago, dauginimasis gali tęstis keletą kartų, neįvykstant virusui.

Kartais, spontaniškai arba esant aplinkos stresui, viruso DNR atsiskiria nuo bakterinio. Kai bakterijos genomas atsiskiria, virusas pradeda lytinį ciklą.

Ši viruso reprodukcinė stadija sukels bakterijos ląstelės plyšimą (lizę), leidžiančią išlaisvinti naujas viruso kopijas. Eukariotinės ląstelės taip pat jautriai puolamos lizogeninių virusų. Tačiau dar nėra žinoma, kaip virusinė DNR įterpiama į eukariotinės ląstelės genomą.

Bakteriofago virusas, švirkšdamas savo genomą į bakterijas. Paimta ir redaguota iš: Thomas Splettstoesser. (Į ispanų kalbą išvertė Alejandro Porto) per „Wikimedia Commons“.

Bakteriofagas

Virusai, kurie užkrečia tik bakterijas, vadinami bakteriofagais. Jie taip pat žinomi kaip fagai. Šio tipo viruso dydis yra gana įvairus, jo diapazonas gali būti maždaug nuo 20 iki 200 nm.

Bakteriofagai yra visur paplitę ir gali augti praktiškai bet kurioje aplinkoje, kurioje randamos bakterijos. Pavyzdžiui, buvo apskaičiuota, kad šiek tiek mažiau nei trys ketvirtadaliai jūroje gyvenančių bakterijų yra užkrėsti fagais.

Virusinės infekcijos ciklas

Virusinė infekcija prasideda nuo fagų adsorbcijos. Fagų adsorbcija vyksta dviem etapais. Pirmajame, vadinamame grįžtamu, viruso ir jo galimo šeimininko sąveika yra silpna.

Bet kokie aplinkos sąlygų pokyčiai gali nutraukti šią sąveiką. Kita vertus, negrįžtamoje sąveikoje dalyvauja specifiniai receptoriai, kurie neleidžia nutraukti sąveikos.

Viruso DNR gali patekti į bakterijos vidų tik tada, kai įvyksta negrįžtama sąveika. Vėliau, atsižvelgiant į fago tipą, jie gali atlikti įvairius reprodukcinius ciklus.

Be jau aprašytų lizinio ir lizogeninio ciklų, yra dar du reprodukciniai ciklai: tęstinio vystymosi ciklas ir pseudolizogeninis ciklas.

Lizinis ciklas

Šiame etape virusas greitai replikuojasi bakterijose. Galų gale bakterijos ištirps savo ląstelių sienelę ir nauji virusai bus išleisti į aplinką.

Kiekvienas iš šių naujai išleistų fagų gali užpulti naują bakteriją. Pakartotinis šio proceso kartojimas leidžia infekcijai augti eksponentiškai. Liziniame cikle dalyvaujantys bakteriofagai vadinami virulentais fagais.

Lizogeninis ciklas

Šiame cikle ląstelės-šeimininkės lizė nevyksta, kaip ir lizinio ciklo metu. Po adsorbcijos ir prasiskverbimo etapų tęsiasi fago DNR integracijos į bakterijos ląstelę etapas, kuris tampa profagu.

Fagų replikacija įvyks kartu su bakterijų dauginimu. Į bakterijų genomą integruotą profagą paveldės dukterinės bakterijos. Virusas gali tęstis nepasireiškdamas kelioms bakterijų kartoms.

Šis procesas yra įprastas, kai bakteriofagų skaičius yra didelis, palyginti su bakterijų skaičiumi. Virusai, atliekantys lizogeninį ciklą, nėra virusingi ir vadinami vidutinio sunkumo.

Galiausiai profagus galima atskirti nuo bakterijų genomo ir paversti liziniais fagais. Pastarosios patenka į litogeninį ciklą, kuris veda prie bakterijų lizės ir naujų bakterijų užkrėtimo.

Lizinis ir lizogeninis ciklas. Paimta ir redaguota iš: Suly12, iš „Wikimedia Commons“

Nuolatinis tobulėjimo ciklas

Kai kurie bakteriofagai dauginasi bakterijų viduje. Tokiu atveju, priešingai nei vyksta lizogeninio ciklo metu, jis nesukelia bakterijų lizės.

Naujai replikuoti virusai iš bakterijų išsiskiria tam tikrose ląstelės membranos vietose, nesukeldami jų plyšimo. Šis ciklas vadinamas nuolatiniu tobulėjimu.

Pseudolizogeninis ciklas

Kartais terpėje nėra pakankamai maistinių medžiagų, kad bakterijos galėtų normaliai augti ir daugintis. Tokiais atvejais manoma, kad turimos ląstelių energijos nepakanka fagoms gaminti lizogenezę ar lizę.

Dėl to virusai patenka į pseudolizogeninį ciklą. Tačiau šis ciklas vis dar mažai žinomas.

Lizogeninė konversija

Galiausiai, kaip profago ir bakterijos sąveikos produktas, pastaroji gali paskatinti bakterijos fenotipo pokyčių atsiradimą.

Dažniausiai tai įvyksta tada, kai bakterijos šeimininkės nėra įprasto viruso ciklo dalis. Šis reiškinys vadinamas lizogeniniu virsmu.

Pofago DNR sukeliami pokyčiai bakterijoje padidina šeimininko biologinę sėkmę. Didinant bakterijų biologinį pajėgumą ir sėkmingą išgyvenimą, virusas taip pat naudingas.

Šis abiems dalyviams naudingas santykis gali būti klasifikuojamas kaip simbiozės rūšis. Vis dėlto reikia atsiminti, kad virusai nėra laikomi gyvomis būtybėmis.

Pagrindinis lizogeniškai transformuotų bakterijų pranašumas yra jos apsauga nuo kitų bakteriofagų užpuolimo. Lizogeninė konversija taip pat gali padidinti jų šeimininkų bakterijų patogeniškumą.

Net nepatogeniškos bakterijos gali tapti patogeniškos lizogeninės konversijos būdu. Šis genomo pokytis yra nuolatinis ir paveldimas.

Fagoterapija

Fagų terapija yra terapija, susidedanti iš fagų taikymo kaip kontrolės mechanizmo, siekiant užkirsti kelią patogeninių bakterijų plitimui. Ši bakterijų kontrolės metodika pirmą kartą buvo naudojama 1919 m.

Ta proga jis buvo naudojamas dizenterijos pacientui gydyti, gaunant visiškai palankų rezultatą. Fagų terapija buvo sėkmingai naudojama praėjusio amžiaus pradžioje.

Atradus peniciliną, taip pat kitas antibiotines medžiagas, Vakarų Europoje ir Amerikos žemyne ​​buvo praktiškai atsisakyta fagų terapijos.

Neapibrėžtas antibiotikų vartojimas leido atsirasti bakterijoms, atsparioms antibiotikams. Šios bakterijos tampa vis dažnesnės ir atsparesnės.

Dėl šios priežasties Vakarų pasaulyje atsirado naujas susidomėjimas plėtojant fagų terapiją, siekiant kontroliuoti užteršimą ir bakterines infekcijas.

Fagų terapijos pranašumai

1) Fagų augimas vyksta eksponentiškai, laikui bėgant padidėja jų veikimas, antibiotikai, atvirkščiai, laikui bėgant praranda savo poveikį dėl metabolinio molekulės sunaikinimo.

2) Fagai turi galimybę atlikti mutacijas, tai leidžia jiems kovoti su atsparumu, kurį gali sukelti bakterijos jų atakai. Kita vertus, antibiotikai visada turi tą patį aktyvųjį principą, taigi, kai bakterijos išsivysto atsparumui tokiems aktyviems principams, antibiotikai yra nenaudingi

3) Fagų terapija neturi šalutinio poveikio, kuris gali būti kenksmingas pacientams.

4) Naujo fago štamo sukūrimas yra daug greitesnė ir pigesnė procedūra nei naujo antibiotiko atradimas ir sukūrimas.

5) Antibiotikai veikia ne tik patogenines bakterijas, bet ir kitas potencialiai naudingas. Kita vertus, fagai gali būti būdingi konkrečioms rūšims, todėl gydymas nuo už infekciją atsakingų bakterijų gali būti ribotas, nepažeidžiant kitų mikroorganizmų.

6) Antibiotikai nenaikina visų bakterijų, todėl išlikusios bakterijos gali perduoti savo palikuonims genetinę informaciją, kuri suteikia atsparumą antibiotikams, taip sukuriant atsparias padermes. Lizogenetiniai bakteriofagai naikina jų užkrėstas bakterijas, sumažindami atsparių bakterijų padermių susidarymo galimybę.

Nuorodos

1. L.-C. Fortieris, O. Sekulovičius (2013). Profagų svarba bakterinių patogenų evoliucijai ir virulentiškumui. Virulencija.
2. E. Kutteris, D. De Vosas, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Fagų terapija klinikinėje praktikoje: Žmonių infekcijų gydymas. Dabartinė farmacijos biotechnologija.
3. Lizogeninis ciklas. Vikipedijoje. Atkurta iš en.wikipedia.org.
4. R. Milleris, M. Day (2008). Lizogenų, pseudolizogenų ir bado indėlis į fagų ekologiją. In: Stephen T Abedon (red.) Bakteriofagų ekologija: populiacijos augimas, evoliucija ir bakterinių virusų poveikis. University Press, Kembridžas.
5. C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). Fagų terapija, alternatyva bakterinėms infekcijoms kontroliuoti. Kolumbijos perspektyvos. Universitas Scientiarum.
6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fagų terapija: faktai ir grožinė literatūra. Tarptautinis medicinos mikrobiologijos žurnalas.