Τι είναι ο λυσογόνος κύκλος;

Το Λυσογονικός κύκλος, που ονομάζεται επίσης λυσογένεση, είναι ένα στάδιο της διαδικασίας αναπαραγωγής κάποιων ιών, κυρίως αυτών που μολύνουν τα βακτηρίδια. Σε αυτόν τον κύκλο, ο ιός εισάγει το νουκλεϊνικό οξύ στο γονιδίωμα του βακτηρίου ξενιστή.

Αυτός ο κύκλος σχηματίζει, μαζί με τον λιθικό κύκλο, τους δύο κύριους μηχανισμούς της αναπαραγωγής του ιού. Όταν ο βακτηριοφάγος, κατά τη διάρκεια του λυσογόνου κύκλου, εισάγει το ϋΝΑ του στο βακτηριακό γονιδίωμα, γίνεται βρώμικο.

Το βακτήριο που μολύνθηκε με αυτό το βωμό εξακολουθεί να ζει και να αναπαράγεται. Όταν συμβαίνει βακτηριακή αναπαραγωγή, λαμβάνεται επίσης ένα αντίγραφο του προφίλ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα κάθε βακτηριακό θυγατρικό κύτταρο να μολυνθεί επίσης από το βρώμικο.

Η αναπαραγωγή των μολυσμένων βακτηριδίων, και επομένως του προφίλ των ξενιστών τους, μπορεί να συνεχιστεί για αρκετές γενιές χωρίς εκδήλωση του ιού..

Μερικές φορές, αυθόρμητα ή υπό συνθήκες περιβαλλοντικού στρες, το ϋΝΑ του ιού διαχωρίζεται από τα βακτηρίδια. Όταν συμβαίνει ο διαχωρισμός του βακτηριακού γονιδιώματος, ο ιός εκκινεί τον λυτικό κύκλο.

Αυτό το στάδιο αναπαραγωγής του ιού θα προκαλέσει τη ρήξη του βακτηριακού κυττάρου (λύση) επιτρέποντας την απελευθέρωση νέων αντιγράφων του ιού. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι επίσης επιρρεπή σε προσβολή από λυσογόνους ιούς. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη γνωστό πως συμβαίνει η εισαγωγή ιικού DNA στο γονιδίωμα του ευκαρυωτικού κυττάρου.

Ευρετήριο

• 1 Ο βακτηριοφάγος
• 2 Κύκλος ιογενούς μόλυνσης
  • 2.1 Λιθικός κύκλος
  • 2.2 Λυσογονικός κύκλος
  • 2.3 Κύκλος συνεχούς ανάπτυξης
  • 2.4 Ψευδολυσενογενής κύκλος
• 3 Λυσογονική μετατροπή
• 4 Φαγοθεραπεία
  • 4.1 Πλεονεκτήματα της φαγοθεραπείας
• 5 Αναφορές

Ο βακτηριοφάγος

Οι ιοί που μολύνουν μόνο βακτήρια ονομάζονται βακτηριοφάγοι. Είναι επίσης γνωστοί ως φάγοι. Το μέγεθος αυτού του τύπου ιού είναι αρκετά μεταβλητό, με εύρος μεγεθών που μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 20 και 200 ​​nm περίπου.

Τα βακτηριοφάγα είναι πανταχού παρόντα, μπορούν να αναπτυχθούν σε οποιοδήποτε περιβάλλον όπου βρίσκονται τα βακτήρια. Έχει υπολογιστεί, για παράδειγμα, ότι λίγο λιγότερο από τα τρία τέταρτα των βακτηρίων που ζουν στη θάλασσα μολύνονται από φάγους.

Κύκλος λοίμωξης από ιούς

Η ιογενής μόλυνση αρχίζει με προσρόφηση φάγου. Η προσρόφηση φάγου συμβαίνει σε δύο στάδια. Στην πρώτη, γνωστή ως αναστρέψιμη, η αλληλεπίδραση μεταξύ του ιού και του δυνητικού του ξενιστή είναι ασθενής.

Οποιαδήποτε αλλαγή στις περιβαλλοντικές συνθήκες μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την παύση αυτής της αλληλεπίδρασης. Στην μη αναστρέψιμη αλληλεπίδραση, εμπλέκονται συγκεκριμένοι υποδοχείς που εμποδίζουν τη διακοπή της αλληλεπίδρασης.

Το DNA του ιού μπορεί να διεισδύσει στο εσωτερικό των βακτηρίων μόνο όταν συμβαίνει η μη αναστρέψιμη αλληλεπίδραση. Στη συνέχεια, και ανάλογα με τον τύπο του φάγου, μπορούν να εκτελέσουν διάφορους κύκλους αναπαραγωγής.

Εκτός από τους λυτικούς και λυσογόνους κύκλους, που έχουν ήδη περιγραφεί, υπάρχουν δύο άλλοι αναπαραγωγικοί κύκλοι, η συνεχής ανάπτυξη και οι ψευδοπολικοί.

Λιθικός κύκλος

Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, η αντιγραφή του ιού μέσα στα βακτήρια γίνεται γρήγορα. Στο τέλος τα βακτηρίδια θα υποστούν μια λύση του κυτταρικού τοιχώματος τους και οι νέοι ιοί θα απελευθερωθούν στο περιβάλλον.

Κάθε ένας από αυτούς τους πρόσφατα απελευθερωμένους φάγους μπορεί να προσβάλει ένα νέο βακτήριο. Η διαδοχική επανάληψη αυτής της διαδικασίας επιτρέπει τη μόλυνση να αυξηθεί εκθετικά. Τα βακτηριοφάγα που συμμετέχουν στον λυτικό κύκλο ονομάζονται μολυσματικοί φάγοι.

Λυσογονικός κύκλος

Σε αυτόν τον κύκλο, η λύση του κυττάρου ξενιστή δεν συμβαίνει, όπως συμβαίνει στον λυτικό κύκλο. Μετά τα στάδια της προσρόφησης και της διείσδυσης, το στάδιο της ενσωμάτωσης του DNA φάγου σε αυτό του βακτηριακού κυττάρου συνεχίζεται, για να γίνει ένα profago.

Η αναπαραγωγή φάγου θα συμβεί ταυτόχρονα με βακτηριακή αναπαραγωγή. Οι profagos ενσωματωμένες στο βακτηριακό γονιδίωμα θα κληρονομηθούν από τα κόρη βακτήρια. Ο ιός μπορεί να συνεχιστεί χωρίς να εκδηλωθεί για πολλές γενεές βακτηρίων.

Αυτή η διαδικασία είναι συχνή όταν ο αριθμός των βακτηριοφάγων είναι υψηλός σε σύγκριση με τον αριθμό των βακτηρίων. Οι ιοί που διεξάγουν τον λυσογόνο κύκλο δεν είναι μολυσματικοί και ονομάζονται εύκρατες.

Τελικά, τα profagos μπορούν να διαχωριστούν από το βακτηριακό γονιδίωμα και να μετασχηματιστούν σε λυτικούς φάγους. Τα τελευταία εισέρχονται στον λιθογόνο κύκλο που οδηγεί σε βακτηριακή λύση και μόλυνση νέων βακτηριδίων.

Συνεχής κύκλος ανάπτυξης

Μερικοί βακτηριοφάγοι εκτελούν πολυάριθμες αναπαραγωγές μέσα στα βακτηρίδια. Στην περίπτωση αυτή, αντίθετα με ό, τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια του λυσογόνου κύκλου, δεν προκαλεί βακτηριακή λύση.

Οι πρόσφατα αναδιπλασιασμένοι ιοί απελευθερώνονται από τα βακτηρίδια σε συγκεκριμένες θέσεις στην κυτταρική μεμβράνη, χωρίς να προκαλούν την καταστροφή τους. Αυτός ο κύκλος ονομάζεται συνεχής ανάπτυξη.

Ψευδολογικός κύκλος

Μερικές φορές η διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών στο περιβάλλον είναι κακή για τα βακτήρια να αναπτυχθούν και να αναπαραχθούν κανονικά. Σε αυτές τις περιπτώσεις, πιστεύεται ότι η κυτταρική διαθέσιμη ενέργεια δεν είναι επαρκής για να παράγουν φαγοί λυσογένεση ή λύση.

Εξαιτίας αυτού, οι ιοί εισέρχονται στη συνέχεια σε έναν ψευδολυσενογόνο κύκλο. Ωστόσο, αυτός ο κύκλος είναι ακόμη ελάχιστα γνωστός.

Lysogenic μετατροπή

Τελικά, το προϊόν της αλληλεπίδρασης μεταξύ του profago και του βακτηρίου, το πρώτο μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση αλλαγών στον φαινότυπο του βακτηρίου.

Αυτό συμβαίνει κυρίως όταν το βακτήριο ξενιστή δεν αποτελεί μέρος του συνηθισμένου κύκλου του ιού. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται λυσογονική μετατροπή.

Οι αλλαγές που προκαλούνται στα βακτήρια από το DNA του prophage αυξάνουν τη βιολογική επιτυχία του ξενιστή. Με την αύξηση της βιολογικής ικανότητας και της επιτυχίας επιβίωσης των βακτηρίων, ο ιός επωφελείται επίσης..

Αυτός ο τύπος ευεργετικής σχέσης και για τους δύο συμμετέχοντες θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως ένας τύπος συμβίωσης. Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι οι ιοί δεν θεωρούνται ζωντανά όντα.

Το κύριο όφελος που αποκτάται από τα λυσογόνα μετασχηματισμένα βακτήρια είναι η προστασία τους από την επίθεση άλλων βακτηριοφάγων. Η λυσογονική μετατροπή μπορεί επίσης να αυξήσει την παθογένεια των βακτηρίων στους ξενιστές τους.

Ακόμη και ένα μη παθογόνο βακτήριο μπορεί να γίνει παθογόνο με λυσογόνο μετατροπή. Αυτή η αλλαγή στο γονιδίωμα είναι μόνιμη και κληρονομική.

Φαγοθεραπεία

Η φασματοθεραπεία είναι μια θεραπεία που περιλαμβάνει την εφαρμογή του φάγου ως μηχανισμό ελέγχου για την πρόληψη της εξάπλωσης των παθογόνων βακτηρίων. Αυτή η μεθοδολογία ελέγχου βακτηρίων χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1919.

Με την ευκαιρία αυτή, εργάστηκε για τη θεραπεία ενός ασθενή που πάσχει από δυσεντερία, επιτυγχάνοντας ένα εντελώς ευνοϊκό αποτέλεσμα. Η φαγοθεραπεία χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στις αρχές του περασμένου αιώνα.

Με την ανακάλυψη της πενικιλλίνης, καθώς και άλλων αντιβιοτικών ουσιών, η φαγοθεραπεία εγκαταλείφθηκε ουσιαστικά στη Δυτική Ευρώπη και την αμερικανική ήπειρο.

Η αδιάκριτη χρήση αντιβιοτικών επέτρεψε την εμφάνιση βακτηριακών στελεχών πολλαπλών ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Αυτά τα βακτήρια γίνονται συχνότερα και πιο ανθεκτικά.

Λόγω αυτού, υπάρχει ένα νέο ενδιαφέρον για τον δυτικό κόσμο στην ανάπτυξη της φαγοθεραπείας για τον έλεγχο της μόλυνσης και των βακτηριακών λοιμώξεων.

Πλεονεκτήματα της φαγοθεραπείας

1) Η ανάπτυξη φάγου εμφανίζεται εκθετικά, αυξάνοντας την δράση της με την πάροδο του χρόνου, αντιβιοτικά αντιθέτως, χάνουν την επίδρασή τους με το χρόνο λόγω της μεταβολικής καταστροφής του μορίου.

2) Οι φάγοι έχουν την ικανότητα να υποβάλλονται σε μεταλλάξεις, αυτό τους επιτρέπει να καταπολεμήσουν την αντίσταση που θα μπορούσαν να αναπτύξουν τα βακτήρια στην επίθεσή τους. Αντιθέτως, τα αντιβιοτικά έχουν πάντα το ίδιο δραστικό συστατικό, έτσι όταν τα βακτήρια αναπτύσσουν αντοχή σε τέτοια δραστικά συστατικά, τα αντιβιοτικά είναι άχρηστα

3) Η φαγοθεραπεία δεν έχει παρενέργειες που μπορεί να είναι επιβλαβείς για τους ασθενείς.

4) Η ανάπτυξη ενός νέου στελέχους φάγου είναι μια πολύ ταχύτερη και φθηνότερη διαδικασία από την ανακάλυψη και ανάπτυξη ενός νέου αντιβιοτικού.

5) Τα αντιβιοτικά δεν επηρεάζουν μόνο τα παθογόνα βακτήρια, αλλά και άλλες δυνητικά ωφέλιμες. Οι φάγοι, από την άλλη πλευρά, μπορούν να είναι ειδικοί για το είδος, έτσι ώστε η θεραπεία κατά των βακτηρίων που ευθύνεται για τη μόλυνση να μπορεί να περιοριστεί, χωρίς να επηρεάσει άλλους μικροοργανισμούς..

6) Τα αντιβιοτικά δεν σκοτώνουν όλα τα βακτηρίδια, επομένως τα βακτήρια που επιβιώνουν μπορούν να μεταδώσουν τις γενετικές πληροφορίες που προσδίδουν αντίσταση στο αντιβιοτικό στους απογόνους τους, δημιουργώντας έτσι ανθεκτικά στελέχη. Οι λυσογενετικοί βακτηριοφάγοι σκοτώνουν τα βακτηρίδια που μολύνουν, μειώνοντας την πιθανότητα ανάπτυξης ανθεκτικών βακτηριακών στελεχών.

Αναφορές

1. L.-C. Fortier, Ο. Sekulovic (2013). Σημασία των προφαγγείων στην εξέλιξη και τη μολυσματικότητα των βακτηριακών παθογόνων. Ιογεμονία.
2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Ζ. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, S.T. Abedon (2010). Θεραπεία φάγου στην κλινική πρακτική: Θεραπεία ανθρώπινων μολύνσεων. Τρέχουσα Φαρμακευτική Βιοτεχνολογία.
3. Λυσογονικός κύκλος. Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org.
4. R. Miller, M. Day (2008). Συμβολή της λυσογένειας, της ψευδολυσογένειας και της πείνας στην οικολογία του φάγου. Σε: Stephen T Abedon (eds) Οικολογία του βακτηριοφάγου: αύξηση του πληθυσμού, εξέλιξη και αντίκτυπος των βακτηριακών ιών. Πανεπιστημιακός Τύπος, Cambridge.
5. C. Prada-Peñaranda, Α.ν. Holguín-Moreno, Α.Ρ. González-Barrios, M.J. Vives-Flórez (2015). Φασματοθεραπεία, εναλλακτική λύση για τον έλεγχο βακτηριακών λοιμώξεων. Προοπτικές στην Κολομβία. Universitas Scientiarum.
6. Μ. Skurnik, Ε. Strauch (2006). Θεραπεία φάγου: Γεγονότα και μυθοπλασία. Διεθνής Εφημερίδα της Ιατρικής Μικροβιολογίας.