bakteriofágu

bakteriofágu sú vírusy, ktoré infikujú baktérie a množia sa v tomto procese. Pre každú baktériu existuje aj špecifický bakteriofág. Bakteriofágy sa používajú v medicíne a genetickom inžinierstve.

Čo sú bakteriofágy?

Bakteriofágy sú skupinou vírusov, ktoré infikujú baktérie a archaea (prvotné baktérie). Pritom sa naďalej množia a ničia baktériu.

Pre každú baktériu existuje špecifický bakteriofág založený na princípe zámku a kľúča. Podľa tradičnej definície bakteriofágy, rovnako ako všetky vírusy, nie sú živé bytosti. Sú závislí od hostiteľa pre ich reprodukciu. Mimo hostiteľa sa neuskutočňujú žiadne biochemické procesy. Fágy na to používajú enzýmy svojho hostiteľa.

Bakteriofágy pozostávajú iba z DNA alebo RNA, ktoré sú obklopené proteínovým plášťom. Prevažná väčšina fágov však má ako svoj genetický materiál DNA.

Fágy prvýkrát opísal kanadský biológ Félix Hubert d'Hérelle v roku 1917. Štruktúra rôznych fágov je odlišná. Bakteriofágy pozostávajú v podstate z niekoľkých zložiek. Hlavné zameranie bolo na štruktúru takzvaných T fágov, ktoré tiež infikujú baktériu Escherichia coli.

T-fágy pozostávajú z viacstennej hlavy, ktorá je prostredníctvom hrdla spojená s predĺženým vstrekovacím kanálom (vstrekovacie zariadenie). Základná doska s chvostovým vláknom a hrotmi je umiestnená pod vstrekovacím zariadením. Hlava je kapsid, ktorý obsahuje nukleovú kyselinu. Kapsula, injekčný kanál a základná doska sú vyrobené z proteínu. Koncové vlákna a hroty slúžia na ukotvenie fágu k bunkovej stene baktérie.

Výskyt, distribúcia a vlastnosti

Bakteriofágy sú univerzálne. V morskej vode je asi 10 na 30 bakteriofágov. Pre každú baktériu je tiež zodpovedajúci fág.

Násobenie bakteriofágov možno rozdeliť do piatich fáz. Po prvé, fág je absorbovaný na špecifickom receptore bunkovej steny. Konce koncových nití sa pripájajú k povrchu bunky. V ďalšom kroku fág vstrekne do baktérie svoju DNA alebo RNA. Prázdne proteínové škrupiny zostávajú na bakteriálnom povrchu. Tretia fáza sa nazýva latenčná fáza, v ktorej nie je možné detegovať žiadne fágy. Počas latenčnej fázy trvajúcej niekoľko hodín sa začína translácia do vírusovej mRNA a replikácia do vírusovej nukleovej kyseliny. V tzv. Produkčnej fáze vznikajú vírusové proteíny. Potom sa v následnej fáze dozrievania zložia jednotlivé vírusové zložky. Po dokončení produkcie vírusu lyzozým produkovaný konvertovanou bakteriálnou bunkou rozpustí baktériu a uvoľní produkované fágy.

Význam a funkcia

V súčasnosti sa bakteriofágy už široko používajú v mnohých oblastiach. Špeciálne oblasti použitia sa otvárajú v medicíne, biológii alebo poľnohospodárskom inžinierstve. V medicíne sa bakteriofágy používajú na detekciu bakteriálnych kmeňov kvôli ich špecifickosti pre určité baktérie. Táto oblasť aplikácie sa nazýva lyzotyp.

V súčasnosti sa vykonáva intenzívny výskum boja proti baktériám využívajúcim bakteriofágy pri infekciách. Táto oblasť výskumu nadobúda na význame, najmä pod vplyvom stále rastúceho počtu bakteriálnych kmeňov rezistentných na antibiotiká. Zlá stabilita fágov v tele je však problematická. Okamžite sú eliminované vlastnými fagocytmi tela.

Félix Hubert d´Hérelle už uvažoval o tejto možnej aplikácii. Po objavení a zavedení antibiotík však boli výsledky výskumu týkajúce sa tejto možnej aplikácie úplne zabudnuté. Inštitút pre výskum fágov Eliava, ktorý založil D'Hérelle v roku 1934, však stále existuje v gruzínskom Tbilisi. Spolu s Inštitútom imunologie a experimentálnej terapie Ludwika Hirszfelda z poľského mesta Vroclav sa dnes vykonáva výskum alternatívnych metód boja proti baktériám rezistentným na antibiotiká pomocou fágov.

Fágy sa tiež používajú v potravinárskom priemysle mnohými rôznymi spôsobmi. Napríklad pri balení syra alebo klobás na ich ochranu pred baktériami sa používajú rôzne fágové spreje.

Genetické inžinierstvo je tiež veľkou oblasťou použitia. Napríklad fágy sa teraz používajú ako vektory pre určité gény a zavádzajú sa do baktérií. Použitím tohto spôsobu sa mohli vytvoriť bakteriálne kmene Escherichia coli produkujúce inzulín.

Tieto vektory sú tiež čoraz dôležitejšie pre výrobu ďalších účinných látok. Niektoré z nich možno navyše použiť na boj proti genetickým defektom.

Choroby a choroby

Bakteriofágy však nevykazujú iba pozitívne účinky. Niektoré závažné infekčné choroby sa vypuknú iba pomocou fágov. Záškrt je vyvolaný baktériou Corynebacterium diphtheriae. Ochorenie však môže vypuknúť iba vtedy, ak je Corynebacterium diphtheriae súčasne infikovaný bakteriofágmi. Po infekcii fágmi tieto baktérie produkujú charakteristický toxín, ktorý spôsobuje závažné, niekedy život ohrozujúce príznaky.

Choroba začína príznakmi, ako sú ťažkosti s prehĺtaním, únava, nevoľnosť a bolesť brucha. Na mandlích je biely povlak, ktorý vonia slabo, sladko. Často existujú komplikácie, ako je zápal pľúc alebo myokarditída, ktoré môžu byť fatálne.

Ďalším ochorením spôsobeným bakteriofágmi je šarlach. Šarlátová horúčka je spôsobená streptokokmi infikovanými bakteriofágmi. V dôsledku tejto infekcie baktérie produkujú obzvlášť zákerný toxín. Existujú závažné príznaky zimnice, horúčky, zvracania a bolesti v krku. Najskôr je biely jazyk, ale po niekoľkých dňoch sa zmení na malinovo červenú. Vyskytne sa aj vyrážka. Ak by baktéria nebola infikovaná bakteriofágom, viedlo by to iba k neškodnej angíne.

Cholera je tiež spôsobená baktériou infikovanou bakteriofágmi nazývanou Vibrio cholerae.