profágů

ako profág fágová DNA miernych bakteriofágov sa nazýva, keď je prítomná v bakteriálnej hostiteľskej bunke. Bakteriofágy objavil Félix Hubert d´Hérelle v roku 1917. Sú to vírusy, ktoré sa prispôsobili konkrétnym baktériám. V ďalšom priebehu výskumu sa rozlišovalo medzi lytickým fágom s vysokou virulenciou a miernym fágom s tichým proroctvom a lysogénnym cyklom.

Čo sú to proroctvá?

Prorok mierneho bakteriofága môže byť prítomný ako plazmid v hostiteľskej bunke alebo integrovaný do bakteriálnej DNA. Preto musí mierny fág pri injekcii fágovej DNA prijať lysogénny cyklus. Rozlišuje sa medzi lytickým cyklom a lysogénnym cyklom. Zatiaľ čo lytický cyklus spôsobuje rýchlu replikáciu a následnú lýzu hostiteľskej bunky po injekcii genetického materiálu, do lysogénneho cyklu sa do hostiteľskej bunky injikujú represorové gény z fágu, aby sa potlačil lytický cyklus, t. J. Rýchle rozpustenie bunky.

Mierny fág môže prepínať medzi lytickým a lysogénnym cyklom v závislosti od prevládajúcich podmienok prostredia. Lytický cyklus sa týka zvyčajného spôsobu fungovania fágových génov v hostiteľskej bunke. Po injekcii vírusovej DNA dôjde k rýchlej replikácii v hostiteľskej bunke. Po replikácii proteínov kapsidy a chvostovej vlákniny okrem vírusovej DNA a zostavení mnohých nových vírusových častíc z jednotlivých častí sa bunková stena hostiteľskej bunky rozloží lyzozýmom. Keď sa bunková stena rozpustí, uvoľnia sa nové fágy a ich DNA sa teraz môže vstreknúť do iných bakteriálnych buniek. Tento proces je ukončený asi za hodinu.

Z dôvodu vysokého počtu nových vírusových častíc sa tento prístup označuje ako „virulentná forma“. Pretože bunková stena hostiteľa je zničená lyzozýmom, používa sa termín „lytický cyklus“. V prípade mierneho fágu nemusí nutne nadobudnúť účinnosť rýchla replikácia a následná lýza hostiteľskej bunky. V závislosti od existujúcich faktorov prostredia sa môže mierny fág prepínať medzi lytickým a lysogénnym cyklom. Lytický cyklus môže byť potlačený injekciou represorových génov a lyzogénny cyklus môže začať neurčito.

V lyzogénnom cykle sa fágový genetický materiál vkladá do genetického materiálu zárodkov a môže tu prežiť na neurčitý čas. Vstreknutý genetický materiál sa označuje ako „stále“ a definuje sa ako „proroctvo“. Prorok môže ležať ako plazmid v cytoplazme hostiteľskej bunky alebo môže byť integrovaný do genetického materiálu baktérie.

Integrácia vírusového genetického materiálu vyžaduje vysoký stupeň špecializácie. Genóm miernych fágov môže byť pripojený iba k určitým pozíciám v bakteriálnej DNA. Naopak, genetický materiál jednotlivých kmeňov mierneho fágu môže byť vždy identifikovaný na rovnakých miestach bakteriálneho genómu.

Vďaka úspešnej adaptácii profágy profitujú z delenia bakteriálnych buniek. Keď hostiteľská bunka delí mitózu, vírusový genetický materiál sa odovzdáva ďalej. Ďalší prenos na ďalšie baktérie sa môže uskutočniť konjugáciou. Výrezy sa tak môžu šíriť rôznymi prenosovými cestami cez celé bakteriálne kmene. Kvôli vplyvom prostredia, ako je UV žiarenie alebo určité chemikálie, sa môže prorok prepnúť späť do lytického cyklu a usilovať sa o agresívnu replikáciu.

Proroctvo tiež využíva transkripčné procesy hostiteľskej bunky: injektované represorové gény fágu sa rozpoznávajú ako poškodenie DNA určitými enzýmami baktérie a rozpadajú sa. Degradácia represorových génov je v hostiteľskej bunke deštruktívna. Lytický cyklus už nie je možné potlačiť a proroctvo prechádza z lysogénneho stavu na agresívnu replikáciu, ktorá sa končí následným rozpustením bakteriálnej bunkovej steny.

Výskyt, distribúcia a vlastnosti

Fágy sú vysoko špecializované vírusy, ktoré sa prispôsobili jednotlivým kmeňom baktérií. Takže nie každý bakteriofág má prístup ku každej baktérii. Násobenie bez špecifickej hostiteľskej bunky pre bakteriofág nie je možné. Vysoká úroveň špecializácie znamená, že bakteriofágy možno nájsť v rovnakom teréne ako ich hostiteľské bunky.

To isté platí v ešte väčšej miere pre proroctvá. Pretože profágy nie sú konvenčné vírusy a vyskytujú sa iba ako vírusový dedičný materiál v hostiteľskom organizme, nemôžu byť kvôli definícii nájdené mimo priradených buniek.

Okrem toho treba uviesť, že bakteriofágy samotné v morskej vode majú počet (10 až 30), a teda na celej planéte je prítomných viac fágov ako živé bytosti. Na rozdiel od toho existuje veľmi málo 19 oficiálne skúmaných bakteriofágov, čo sťažuje presné vyjadrenie o výskyte.

Význam a funkcia

Fágová terapia bola vyvinutá v 20. rokoch 20. storočia a vo východnej Európe sa úspešne používa na boj proti rôznym infekčným chorobám dodnes. Výhody fágovej terapie sú zrejmé: bakteriofágy poškodzujú iba jednotlivé bakteriálne kmene, zatiaľ čo antibiotiká majú všeobecne škodlivý vplyv na baktérie v tele.

Objav penicilínu v štyridsiatych rokoch minulého storočia viedol k masívnemu používaniu antibiotík na Západe a v dôsledku toho k ukončeniu fágového výskumu. Následné zvyšovanie početných rezistencií na antibiotiká vyvolalo v 90. rokoch zvýšený záujem o bakteriofágy.

Fágová terapia sa zameriava na bakteriofágy s agresívnou virulenciou a výlučne lytickým cyklom, zatiaľ čo mierne bakteriofágy a proroctvá doteraz zohrávali iba podriadenú úlohu.

Choroby a choroby

Niektoré patogény si môžu budovať svoju virulenciu iba symbiózou s proroctvami. Clostridium botulinum môže produkovať obávaný botulotoxín iba pomocou integrovanej fágovej DNA. Streptococcus pyogenes môže vyvolať šarlach v kombinácii s profágovou DNA.

Vibrio cholerae produkuje choleru iba prostredníctvom špeciálnych profilov. To tiež ukazuje dôležitosť fágov pre humánne lekárstvo. Celý bakteriálny kmeň by mohol stratiť svoj patogénny potenciál, ak by sa zodpovedné profágy mohli špecificky vypnúť.