bakteriofager er "bakterier spiser" i det de er virus som smitter og ødelegger bakterie. Noen ganger kalt fag, er disse mikroskopiske organismer allestedsnærværende. I tillegg til å infisere bakterier, smitter bakteriofager også andre mikroskopiske prokaryoter kjent som archaea. Denne infeksjonen er spesifikk for en spesifikk art av bakterier eller archaea. En fag som smitter E. coli for eksempel vil ikke infisere miltbrannbakterier. Siden bakteriofager ikke smitter menneskelige celler, har de blitt brukt i medisinsk behandling for å behandle bakteriesykdommer.
Bakteriofager har tre hovedstrukturstyper.
Siden bakteriofager er virus, består de av a nukleinsyre (DNA eller RNA) innelukket i et proteinshell eller kapsid. En bakteriofag kan også ha en proteinhale festet til kapsiden med halefibre som strekker seg fra halen. Halefibrene hjelper fagene å feste seg til verten og halen hjelper til med å injisere viruset gener inn i verten. En bakteriofag kan eksistere som:
- virale gener i et kapsidhode uten hale
- virale gener i et kapsidhode med hale
- en trådformet eller stavformet kapsid med sirkulært enkeltstrenget DNA.
Bakteriofager pakker genomet sitt
Hvordan passer virus sitt voluminøse genetiske materiale inn i kapsidene? RNA-bakteriofager, plantevirus og dyrevirus ha en selvfoldbar mekanisme som gjør at viralt genom kan få plass i kapsidbeholderen. Det ser ut til at bare viralt RNA-genom har denne selvfoldende mekanismen. DNA-virus passer genomet sitt i kapsiden ved hjelp av spesielle enzymer kjent som pakkingsenzymer.
Bakteriofager har to livssykluser
Bakteriofager er i stand til å reprodusere ved enten de lysogene eller lytiske livssyklusene. Den lysogene syklusen er også kjent som den tempererte syklusen fordi verten ikke blir drept. Viruset injiserer genene sine i bakterien, og virusgenene settes inn i bakterien kromosom. I bakteriofagens lytiske syklus, repliseres viruset i verten. Verten blir drept når de nylig replikerte virusene bryter opp eller lyser vertscellen og frigjøres.
Bakteriofager overfører gener mellom bakterier
Bakteriofager er med på å overføre gener mellom bakterier ved hjelp av genetisk rekombinasjon. Denne typen genoverføring er kjent som transduksjon. Transduksjon kan oppnås gjennom enten den lytiske eller lysogene syklusen. I den lytiske syklusen, for eksempel, injiserer fagen sitt DNA i en bakterie og enzymer skiller bakterie-DNA i biter. Faggenene leder bakterien til å produsere flere virale gener og virale komponenter (kapsider, hale osv.). Som den nye virus begynn å samle seg, kan bakteriell DNA utilsiktet innesluttes i en viral kapsid. I dette tilfellet har faget bakteriell DNA i stedet for viralt DNA. Når denne fagen infiserer en annen bakterie, injiserer den DNA fra den forrige bakterien i vertscellen. Donorbakteriell DNA kan da settes inn i genomet til den nylig infiserte bakterien ved rekombinasjon. Som et resultat blir gener fra en bakterie overført til en annen.
Bakteriofager kan gjøre bakterier skadelige for mennesker
Bakteriofager spiller en rolle i menneskers sykdom ved å gjøre noen ufarlige bakterier om til sykdomsmidler. Noen bakterier arter inkludert E. coli, Streptococcus pyogenes (forårsaker kjøttspisende sykdom), Vibrio cholerae (forårsaker kolera), og Shigella (forårsaker dysenteri) blir skadelig når gener som produserer giftige stoffer overføres til dem via bakteriofager. Disse bakteriene er da i stand til å infisere mennesker og forårsake matforgiftning og andre dødelige sykdommer.
Bakteriofager brukes til å målrette superbugs
Forskere har isolert bakteriofager som ødelegger superbug Clostridium difficile (C. diff). C. diff påvirker vanligvis fordøyelsessystemet og forårsaker diaré og kolitt. Behandling av denne typen infeksjoner med bakteriofager gir en måte å bevare de gode tarmbakteriene mens bare ødelegge C. diff bakterier. Bakteriofager blir sett på som et godt alternativ til antibiotika. På grunn av overforbruk av antibiotika blir resistente bakteriestammer mer vanlig. Bakteriofager blir også brukt til å ødelegge andre superbugs inkludert medisinresistente E. coli og MRSA.
Bakteriofager spiller en betydelig rolle i verdens karbonsyklus
Bakteriofager er det rikeste viruset i havet. Fager kjent som Pelagifager infiserer og ødelegger SAR11-bakterier. Disse bakteriene omdanner oppløste karbonmolekyler til karbondioksid og påvirker mengden tilgjengelig atmosfærisk karbon. Pelagifager spiller en viktig rolle i karbonsyklusen ved å ødelegge SAR11-bakterier, som sprer seg med høy hastighet og er veldig flinke til å tilpasse seg for å unngå smitte. Pelagifager holder SAR11-bakterienumrene i sjakk, og sikrer at det ikke er en overflod av global karbondioksidproduksjon.
kilder:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. "bakteriofag", åpnet 7. oktober 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norges veterinærhøgskole. "Virus kan bli ufarlig E. Coli Dangerous. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22. april 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- University of Leicester. "Bakterie-spisende virus 'magiske kuler i krigen mot superbugs". Sciencedaily. ScienceDaily, 16. oktober 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregon State University. "En krig uten slutt, med jordens karbonsyklus holdt i balansen." Sciencedaily. ScienceDaily, 13. februar 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.