MI A LIZOGÉN CIKLUS? - BIOLÓGIA - 2026

A lizogén ciklus, más néven lizogén, néhány vírus, elsősorban a baktériumokat megfertőző vírusok szaporodási folyamatának stádiuma. Ebben a ciklusban a vírus nukleinsavat inkorporálja a gazda baktérium genomjába.

Ez a ciklus, a litikus ciklusokkal együtt, a vírusok két fő replikációs mechanizmusát képezi. Amikor a bakteriofág a lizogén ciklus során beiktatja DNS-ét a baktérium genomjába, akkor ez egy fázis.

Zlir'a. Spanyol változat: Alejandro Porto, a Wikimedia Commons segítségével

Az ezzel a próbával fertőzött baktériumok tovább élnek és szaporodnak. Bakteriális szaporodás esetén a próba replikáját is megkapjuk. Ennek eredményeként az egyes lányos baktériumsejteket a próba is megfertőzi.

A fertőzött baktériumok szaporodása, tehát gazdaprofágja több generáció alatt is folytatódhat anélkül, hogy a vírus megnyilvánulna.

Időnként spontán módon vagy környezeti stressz körülményei között a vírus DNS-é elválasztódik a baktériumtól. Amikor a baktérium genom elválasztódik, a vírus megindítja a lízis ciklust.

A vírus ezen reprodukciós stádiuma a baktériumsejt törését (lízis) okozza, lehetővé téve a vírus új példányainak kiadását. Az eukarióta sejtek is hajlamosak lizogén vírusok támadására. Még nem ismert, hogy a vírus DNS beépül az eukarióta sejt genomjába.

Bakteriofág vírus, amely genomját baktériumokba injektálja. Felvétel és szerkesztés: Thomas Splettstoesser. (Spanyolul fordította Alejandro Porto), a Wikimedia Commonson keresztül.

A bakteriofág

Azokat a vírusokat, amelyek csak baktériumokat fertőznek, bakteriofágoknak nevezzük. Fágként is ismertek. Az ilyen típusú vírus mérete meglehetősen változó, mérettartománya körülbelül 20 és 200 nm között lehet.

A bakteriofágok mindenütt jelen vannak, és gyakorlatilag bármilyen környezetben növekedhetnek, ahol baktériumok találhatók. Becslések szerint például a tengerben élő baktériumok kevesebb mint háromnegyedét fágok fertőzték meg.

A vírusfertőzés ciklusa

A vírusfertőzés a fág adszorpcióval kezdődik. A fág adszorpció két szakaszban fordul elő. Az első, reverzibilis néven ismert, a vírus és a potenciális gazdaszervezet közötti kölcsönhatás gyenge.

A környezeti feltételek bármilyen változása okozhatja ennek a kölcsönhatásnak a megszűnését. A irreverzibilis kölcsönhatásban viszont specifikus receptorok vesznek részt, amelyek megakadályozzák az interakció megszakítását.

A vírus DNS-je csak akkor léphet be a baktérium belsejébe, ha visszafordíthatatlan kölcsönhatás következik be. Ezt követően, a fág típusától függően, ezek különféle szaporodási ciklusokat hajthatnak végre.

A már leírt lytikus és lizogén ciklusokon kívül két másik szaporodási ciklus is létezik, a folyamatos fejlődési ciklus és az álszeres ciklus.

Litikus ciklus

Ebben a szakaszban a vírus gyorsan replikálódik a baktériumokon belül. Végül a baktériumok sejtfalának lízisén megy keresztül, és az új vírusok a környezetbe kerülnek.

Ezen újonnan felszabadult fágok mindegyike új baktériumot támadhat meg. A folyamat egymást követő megismétlése lehetővé teszi a fertőzés exponenciális növekedését. A lytikus ciklusban részt vevő bakteriofágokat virulens fágoknak nevezzük.

Lizogén ciklus

Ebben a ciklusban nem történik meg a gazdasejt lízise, ​​mint a lízikus ciklusban. Az adszorpciós és penetrációs szakaszok után a fág DNS-nek a baktériumsejtbe történő integrációja folytatódik, hogy fázisré váljon.

A fág replikációja a baktériumok szaporodásával egy időben történik. A bakteriális genomba integrált próbát a lány baktériumok öröklik. A vírus számos baktériumgeneráció során érintetlenül maradhat.

Ez a folyamat akkor gyakori, ha a bakteriofágok száma magas a baktériumok számához képest. A lizogén ciklust végrehajtó vírusok nem virulensek, és mérsékeltnek nevezik azokat.

Végül a prófákat elválaszthatjuk a bakteriális genomtól és lítikus fágokká alakíthatjuk. Ez utóbbi belép a litogén ciklusba, amely bakteriális lízishez és új baktériumok fertőzéséhez vezet.

Litikus és lizogén ciklus. Felvétel és szerkesztés: Suly12, a Wikimedia Commonsból

Folyamatos fejlesztési ciklus

Néhány bakteriofág számos replikációt hajt végre a baktériumokon belül. Ebben az esetben, ellentétben azzal, ami a lizogén ciklus során fordul elő, nem okoz baktériumlízist.

Az újonnan replikált vírusok a sejtmembrán specifikus helyein szabadítják fel a baktériumokat, anélkül, hogy megrepednének. Ezt a ciklust folyamatos fejlesztésnek nevezzük.

Pszeudolizogén ciklus

A tápanyagok hozzáférhetősége a tápközegben néha rossz a baktériumok számára, hogy normálisan növekedjenek és szaporodjanak. Ezekben az esetekben úgy gondolják, hogy a rendelkezésre álló sejtenergia nem elegendő ahhoz, hogy a fágok lizogenezist vagy lízist hozzanak létre.

Emiatt a vírusok ezután egy álszeres génciklusba lépnek. Ez a ciklus azonban még mindig kevéssé ismert.

Lizogén átalakulás

Végül, a protézis és a baktérium kölcsönhatásának eredményeként az utóbbi megváltoztathatja a baktérium fenotípusát.

Ez elsősorban akkor fordul elő, ha a gazda baktériumok nem képezik részét a vírus normál ciklusának. Ezt a jelenséget lizogén átalakulásnak nevezik.

A baktérium által a próba DNS által kiváltott változások növelik a gazdaszervezet biológiai sikerét. A baktériumok biológiai kapacitásának és túlélési sikerének növelésével a vírus is előnyös.

Ez a fajta előnyös kapcsolat mindkét résztvevő számára szimbiózis típusú lehet. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a vírusokat nem tekintik élőlényeknek.

A lizogén módon transzformált baktériumok által nyújtott fő előnye a más bakteriofágok általi támadások elleni védelem. A lizogén konverzió szintén növeli a baktériumok patogenitását gazdasejtükben.

Még egy nem-patogén baktérium is kórokozóvá válhat lizogén átalakulás révén. A genomban ez a változás állandó és örökölhető.

Phagotherapy

A fágterápia olyan terápia, amely a fágok alkalmazását szabályozó mechanizmusként jelenti a patogén baktériumok terjedésének megakadályozására. Ezt a baktériumkontroll-módszert először 1919-ben alkalmazták.

Ebben az alkalomban vérzéses betegségben szenvedő betegek kezelésére használták, így teljesen kedvező eredményt kaptunk. A fágterápiát a múlt század elején sikeresen alkalmazták.

A penicillin és más antibiotikus anyagok felfedezésével Nyugat-Európában és az amerikai kontinensen gyakorlatilag elhagyták a fágterápiát.

Az antibiotikumok válogatás nélküli használata lehetővé tette az antibiotikumokkal szemben multirezisztens baktériumtörzsek megjelenését. Ezek a baktériumok egyre gyakoribbak és rezisztensebbek.

Emiatt a nyugati világban új érdeklődés mutatkozik a fágterápia fejlesztése terén a szennyeződés és a bakteriális fertőzések ellen.

A fágterápia előnyei

1) A fágok növekedése exponenciálisan növekszik, idővel fokozva azok hatását, az antibiotikumok éppen ellenkezőleg, idővel elveszítik hatásukat a molekula anyagcseréje miatt.

2) A fágok képesek mutációkon menni, ez lehetővé teszi számukra az ellenállás leküzdését, amelyet a baktériumok kialakíthatnak támadásaikhoz. Másrészt az antibiotikumoknak mindig ugyanaz a hatóanyaga van, tehát amikor a baktériumok az ilyen hatóanyagokkal szemben rezisztenciát mutatnak, az antibiotikumok haszontalanok

3) A fágterápianak nincs olyan mellékhatása, amely káros lehet a betegek számára.

4) Egy új fág törzs kifejlesztése sokkal gyorsabb és olcsóbb eljárás, mint egy új antibiotikum felfedezése és kifejlesztése.

5) Az antibiotikumok nemcsak a patogén baktériumokat befolyásolják, hanem más potenciálisan hasznos baktériumokat is. A fágok viszont fajspecifikusak lehetnek, így a fertőzésért felelős baktériumok elleni kezelés korlátozott lehet, anélkül, hogy más mikroorganizmusokat befolyásolna.

6) Az antibiotikumok nem ölik meg az összes baktériumot, ezért a túlélő baktériumok olyan genetikai információkat továbbíthatnak, amelyek utódjaiknak rezisztenciát adnak az antibiotikummal szemben, így rezisztens törzseket hoznak létre. A lizogenetikus bakteriofágok megölik a fertőzött baktériumokat, csökkentve ezzel a rezisztens baktériumtörzsek kialakulásának esélyét.

Irodalom

1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). A fázisok fontossága a bakteriális patogének evolúciójában és virulenciájában. Virulencia.
2. Kutter E., D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Fágterápia a klinikai gyakorlatban: Emberi fertőzések kezelése. Jelenlegi gyógyszerészeti biotechnológia.
3. Lizogén ciklus. A Wikipedia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
4. R. Miller, M. Day (2008). A lizogén, pszeudolizogén és éhezés hozzájárulása a fágökológiához. In: Stephen T Abedon (szerk.) Bakteriofág ökológia: a populáció növekedése, evolúciója és a bakteriális vírusok hatása. University Press, Cambridge.
5. C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). Fágterápia, alternatívája a bakteriális fertőzések leküzdésének. Kilátások Kolumbiában. Universitas Scientiarum.
6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fágterápia: Tények és fikció. Nemzetközi Journal of Medical Microbiology.