Бактериофаг

Бактериофаг су вируси који инфицирају бактерије и умножавају се у процесу. За сваку бактерију постоји и специфичан бактериофаг. Бактериофаги се користе у медицини и генетском инжењерингу.

Шта су бактериофаги?

Бактериофаги су група вируса који инфицирају бактерије и археје (примордијалне бактерије). При томе се и даље размножавају, уништавајући бактерију.

За сваку бактерију постоји специфичан бактериофаг заснован на принципу закључавања и кључа. Према традиционалној дефиницији, бактериофаги, као и сви вируси, нису жива бића. За репродукцију су зависни од домаћина. Биохемијски процеси се не одвијају изван домаћина. Фаги користе ензиме свог домаћина за то.

Бактериофаги се састоје само од ДНК или РНК који су окружени протеинским слојем. Међутим, велика већина фага има ДНК као свој генетски материјал.

Фаге је први пут описао 1917. године канадски биолог Фелик Хуберт д'Хререлле. Структура различитих фага је различита. У основи, бактериофаги се састоје од више компоненти. Главни фокус је био на структури такозваних Т фага, који такође инфицирају бактерију Есцхерицхиа цоли.

Т-фаги се састоје од полиедарске главе која је преко врата повезана са издуженим каналом за убризгавање (ињекционим уређајем). Основна плоча са репним влакнима и шиљцима налази се испод уређаја за убризгавање. Глава је капсид који садржи нуклеинску киселину. Капсид, канал за убризгавање и основна плоча направљени су од протеина. Репна влакна и шиљци служе за причвршћивање фага на ћелијску стијенку бактерије.

Појава, дистрибуција и својства

Бактериофаги су универзални. У морској води има око 10 снаге до 30 бактериофага. За сваку бактерију такође постоји одговарајући фаг.

Размножавање бактериофага може се поделити у пет фаза. Прво, фаг се апсорбује на специфичном рецептору ћелијске стијенке. Крајеви репних нити се причвршћују на ћелијску површину. У следећем кораку фаг убризгава своју ДНК или РНК у бактерију. Празне љуске протеина остају на површини бактерија. Трећа фаза се назива фаза латенције у којој није могуће открити фаге. Током фазе латенције која траје неколико сати започињу трансформација у вирусну мРНА и репликација у вирусну нуклеинску киселину. У такозваној фази производње стварају се вирусни протеини. Затим се у фази сазревања састављају појединачне компоненте вируса. Након завршетка производње вируса, лизоцим произведен од претворене бактеријске ћелије раствара бактерију и ослобађа произведене фагове.

Значење и функција

Данас се бактериофаги већ увелико користе у многим областима. Отварају се посебне области примене у медицини, биологији или пољопривредном инжењерству. У медицини се бактериофаги користе за откривање бактеријских сојева због њихове специфичности за одређене бактерије. Ово подручје примене назива се лизотип.

Тренутно се врше интензивна истраживања у борби против бактерија користећи бактериофаге у инфекцијама. Ово истраживачко подручје добија на значају, посебно под утицајем све већег броја бактерија отпорних на антибиотике. Међутим, лоша стабилност фага у телу је проблематична. Одмах их елиминишу телесни фагоцити.

Фелик Хуберт д'Херелле је већ размотрио ову могућу пријаву. Међутим, након открића и увођења антибиотика, резултати истраживања о овој могућој примени били су потпуно заборављени. Међутим, Елиава институт за фазна истраживања основана од Д'Херелле 1934. године и даље постоји у Тбилисију у Џорџији. Заједно са Институтом за имунологију и експерименталну терапију Лудвик Хирсзфелд из пољског града Вроцлава, данас се тамо спроводе истраживања о алтернативним методама борбе против бактерија отпорних на антибиотике помоћу фага.

Фаги се такође користе на много различитих начина у прехрамбеној индустрији. На пример, приликом спремања пакирања сира или кобасица користе се различити спрејеви за фаге како би се заштитили од бактерија.

Генетско инжењеринг је такође велико подручје примене. На пример, фаги се сада користе као вектори за одређене гене и уводе у бактерије. Помоћу ове методе може се створити бактеријски сој Есцхерицхиа цоли који производи инзулин.

Ови вектори такође постају све важнији за производњу других активних материја. Поред тога, неки од њих могу се користити у борби против генетских оштећења.

Болести и тегобе

Међутим, бактериофаги не показују само позитивне ефекте. Неке озбиљне заразне болести избијају само уз помоћ фага. Дифтерију покреће бактерија Цоринебацтериум дипхтхериае. Међутим, болест може избити само ако је Цоринебацтериум дипхтхериае истовремено заражен бактериофазима. Након инфекције фагама, ове бактерије производе карактеристични токсин који изазива тешке, понекад опасне по живот симптоме.

Болест почиње знаковима као што су отежано гутање, умор, мучнина и бол у трбуху. На бадемима се налази бијели премаз који мирише на слатко, слатко. Често постоје компликације попут упале плућа или миокардитиса, које могу бити фаталне.

Друга болест узрокована бактериофазима је гримизна грозница. Шкрлатна грозница је узрокована стрептококом зараженим бактериофазима. Као резултат ове инфекције, бактерије производе посебно подмукао токсин. Постоје озбиљни симптоми са зимицом, грозницом, повраћањем и грлобољом. У почетку је језик бел, али након неколико дана малина постаје црвена. Јавља се и осип. Ако бактерија није била заражена бактериофагом, то би довело само до безопасног тонзилитиса.

Колеру такође узрокује бактерија заражена бактериофазима звана Вибрио цхолерае.