bakteriofager er "bakterier spiser" i det de er virus der inficerer og ødelægger bakterie. Nogle gange kaldet fag, er disse mikroskopiske organismer allestedsnærværende. Ud over at inficere bakterier inficerer bakteriofager også andre mikroskopiske prokaryoter kendt som archaea. Denne infektion er specifik for en specifik art af bakterier eller archaea. En fag, der inficerer E. coli for eksempel vil ikke inficere miltbrandbakterier. Da bakteriofager ikke inficerer humane celler, er de blevet brugt i medicinsk behandling til behandling bakterielle sygdomme.
Bakteriofager har tre hovedstrukturtyper.
Da bakteriofager er vira, består de af a nukleinsyre (DNA eller RNA) indkapslet i en proteinshell eller capsidantigen. En bakteriofag kan også have en proteinhale bundet til kapsiden med halefibre, der strækker sig fra halen. Halefibrene hjælper fagen ved at fastgøre til sin vært, og halen hjælper med at injicere det virale gener ind i værten. En bakteriofag kan eksistere som:
- virale gener i et kapsidhoved uden hale
- virale gener i et kapsidhoved med en hale
- en trådformet eller stavformet kapsid med cirkulært enkeltstrenget DNA.
Bakteriofager pakker deres genom
Hvordan passer vira deres voluminøse genetiske materiale ind i deres kapsider? RNA-bakteriofager, plantevirus og dyrevira har en selvfoldelig mekanisme, der gør det muligt for det virale genom at passe ind i kapsidbeholderen. Det ser ud til, at kun viralt RNA-genom har denne selvfoldelige mekanisme. DNA-vira passer deres genom ind i kapsiden ved hjælp af specielle enzymer, der kaldes pakkeenzymer.
Bakteriofager har to livscyklusser
Bakteriofager er i stand til at reproducere ved enten de lysogene eller lytiske livscyklusser. Den lysogene cyklus er også kendt som den tempererede cyklus, fordi værten ikke dræbes. Virussen indsprøjter dens gener i bakterien, og de virale gener indsættes i bakterien kromosom. I bakteriofagens lytiske cyklus, replikeres virussen i værten. Værten dræbes, når de nyligt replikerede vira går i stykker eller lyser værtscellen og frigøres.
Bakteriofager overfører gener mellem bakterier
Bakteriofager hjælper med at overføre gener mellem bakterier ved hjælp af genetisk rekombination. Denne type genoverførsel er kendt som transduktion. Transduktion kan udføres gennem enten den lytiske eller lysogene cyklus. I den lytiske cyklus indsprøjter fagen f.eks. Sit DNA i en bakterie, og enzymer adskiller bakterie-DNA i stykker. Faggenerne dirigerer bakterien til at producere flere virale gener og virale komponenter (kapsider, hale osv.). Som den nye virus begynder at samles, kan bakterielt DNA uforvarende blive lukket inde i en viral kapsid. I dette tilfælde besidder fagen bakterielt DNA i stedet for viralt DNA. Når denne fag inficerer en anden bakterie, indsprøjter den DNA fra den tidligere bakterie i værtscellen. Donorbakteriel DNA kan derefter indsættes i genomet af den nyligt inficerede bakterie ved rekombination. Som et resultat overføres generne fra en bakterie til en anden.
Bakteriofager kan gøre bakterier skadelige for mennesker
Bakteriofager spiller en rolle i menneskelig sygdom ved at omdanne nogle ufarlige bakterier til sygdomsmidler. Nogle bakterier arter inklusive E. coli, Streptococcus pyogenes (forårsager kødespisende sygdom) Vibrio cholerae (forårsager kolera) og Shigella (forårsager dysenteri) bliver skadelige, når gener, der producerer giftige stoffer, overføres til dem via bakteriofager. Disse bakterier kan derefter inficere mennesker og forårsage madforgiftning og andre dødbringende sygdomme.
Bakteriofager bruges til at målrette superbugs
Forskere har isoleret bakteriofager, der ødelægger superbug Clostridium difficile (C. diff). C. diff påvirker typisk fordøjelsessystemet forårsager diarré og colitis. Behandling af denne type infektion med bakteriofager giver en måde at bevare de gode tarmbakterier, mens kun ødelægge C. diff bakterier. Bakteriofager ses som et godt alternativ til antibiotika. På grund af antibiotisk overforbrug bliver resistente stammer af bakterier mere almindelige. Bakteriofager bruges også til at ødelægge andre superbugs inklusive lægemiddelresistente E. coli og MRSA.
Bakteriofager spiller en betydelig rolle i verdens kulstofcyklus
Bakteriofager er den mest rigelige virus i havet. Fager kendt som Pelagiphages inficerer og ødelægger SAR11-bakterier. Disse bakterier omdanner opløste kulstofmolekyler til kuldioxid og påvirker mængden af tilgængeligt atmosfærisk kulstof. Pelagiphager spiller en vigtig rolle i kulstofcyklussen ved at ødelægge SAR11-bakterier, som spreder sig med en høj hastighed og er meget gode til at tilpasse sig for at undgå infektion. Pelagiphager holder SAR11-bakterienumrene i skak, hvilket sikrer, at der ikke er en overflod af den globale kuldioxidproduktion.
Kilder:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. "bakteriofag", der blev åbnet den 7. oktober 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Norsk skole for veterinærvidenskab. "Vira kan blive ufarlige E. Coli Dangerous. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22. april 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- University of Leicester. "Bakterie-spisende vira 'magiske kugler i krigen mod superbugs'." ScienceDaily. ScienceDaily, 16. oktober 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Oregon State University. "En krig uden ende med Jordens kulstofcyklus holdt i balance." ScienceDaily. ScienceDaily, 13. februar 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.