Prophages

Như Prophage DNA phage của thực khuẩn ôn đới được gọi là khi nó hiện diện trong tế bào chủ của vi khuẩn. Bacteriophages được Félix Hubert d’Hérelle phát hiện năm 1917. Chúng là những vi rút đã thích nghi với vi khuẩn cụ thể. Trong quá trình nghiên cứu sâu hơn, người ta đã phân biệt được giữa phage lytic với độc lực cao và phage ôn đới với prophage im lặng và chu trình lysogenic.

Tiên tri là gì?

Prophage của xạ khuẩn ôn đới có thể hiện diện dưới dạng plasmid trong tế bào chủ hoặc tích hợp vào DNA của vi khuẩn. Đối với điều này, phage ôn đới phải áp dụng chu trình lysogenic khi DNA của phage được tiêm vào. Một sự khác biệt được thực hiện giữa chu kỳ lytic và chu kỳ lysogenic. Trong khi chu trình lytic gây ra sự sao chép nhanh chóng và ly giải tiếp theo của tế bào chủ sau khi tiêm vật liệu di truyền, thì trong chu kỳ lysogenic, các gen ức chế chu trình lysogenic của phage được tiêm vào tế bào chủ để ngăn chặn chu kỳ lytic, tức là sự hòa tan nhanh chóng của tế bào.

Thực khuẩn thể ôn đới có thể chuyển đổi giữa chu trình lytic và lysogenic tùy thuộc vào điều kiện môi trường phổ biến. Chu kỳ lytic đề cập đến cách thức thông thường của các gen phage hoạt động trong tế bào chủ. Sau khi tiêm DNA của virus, quá trình sao chép nhanh chóng diễn ra trong tế bào chủ. Sau khi các protein capsid và sợi đuôi được nhân lên cùng với DNA của virus và nhiều phần tử virus mới đã được tập hợp từ các bộ phận riêng lẻ, thành tế bào của tế bào chủ sẽ bị lysozyme phân hủy. Khi thành tế bào tan ra, các phage mới được giải phóng và DNA của chúng bây giờ có thể được tiêm vào các tế bào vi khuẩn khác. Quá trình này được hoàn thành trong khoảng một giờ.

Do số lượng hạt virus mới cao, phương pháp này được gọi là "dạng độc lực". Vì thành tế bào của vật chủ bị phá hủy bởi lysozyme, nên thuật ngữ "chu trình lytic" được sử dụng. Trong trường hợp thực khuẩn ôn đới, sự sao chép nhanh chóng và sự ly giải sau đó của tế bào chủ không nhất thiết phải có hiệu lực. Tùy thuộc vào các yếu tố môi trường hiện có, phage ôn đới có thể chuyển đổi giữa chu trình lytic và lysogenic. Chu kỳ lytic có thể bị ngăn chặn bằng cách tiêm các gen ức chế và chu kỳ lysogenic có thể bắt đầu vô thời hạn.

Trong chu trình lysogenic, vật liệu di truyền của phage được đưa vào vật liệu di truyền của mầm và có thể tồn tại ở đây trong một khoảng thời gian không xác định. Vật liệu di truyền được tiêm vào được gọi là "vẫn" và được định nghĩa là "prophage". Prophage có thể nằm như một plasmid trong tế bào chất của tế bào chủ hoặc được tích hợp vào vật liệu di truyền của vi khuẩn.

Việc tích hợp vật liệu di truyền của virus đòi hỏi mức độ chuyên môn hóa cao. Bộ gen của các phage ôn đới chỉ có thể được gắn vào một số vị trí nhất định trong DNA của vi khuẩn. Ngược lại, vật chất di truyền của các chủng thực khuẩn ôn đới riêng lẻ luôn có thể được xác định tại các vị trí giống nhau trong bộ gen vi khuẩn.

Thông qua quá trình thích nghi thành công, những người tiên tri được hưởng lợi từ sự phân chia tế bào vi khuẩn. Khi tế bào vật chủ phân chia nguyên phân, vật chất di truyền của virus sẽ được truyền lại. Sự lây truyền tiếp theo cho các vi khuẩn khác có thể xảy ra qua sự tiếp hợp. Do đó, Prophages có thể lây lan qua các đường lây truyền khác nhau trên toàn bộ các chủng vi khuẩn. Do ảnh hưởng của môi trường như ánh sáng UV hoặc một số hóa chất nhất định, prophage có thể chuyển trở lại chu kỳ lytic và cố gắng nhân rộng mạnh mẽ.

Hơn nữa, prophage cũng sử dụng các quá trình phiên mã của tế bào chủ: các gen ức chế được tiêm vào của thực khuẩn thể bị một số enzym nhất định của vi khuẩn công nhận là tổn thương DNA và bị phá vỡ. Sự suy thoái của các gen ức chế là tự hủy trong tế bào chủ. Chu trình lytic không còn có thể bị ngăn chặn và prophage thay đổi từ trạng thái lysogenic sang trạng thái sao chép tích cực, kết thúc bằng sự phân hủy sau đó của thành tế bào vi khuẩn.

Sự xuất hiện, Phân phối & Thuộc tính

Phage là những vi rút chuyên biệt cao đã thích nghi với các chủng vi khuẩn riêng lẻ. Vì vậy không phải lợi khuẩn nào cũng có thể tiếp cận với mọi vi khuẩn. Xạ khuẩn không thể nhân lên mà không có tế bào chủ cụ thể. Sự chuyên môn hóa mạnh mẽ có nghĩa là thực khuẩn có thể được tìm thấy trong địa hình mà tế bào chủ của chúng nằm.

Điều này cũng đúng ở một mức độ lớn hơn đối với các nhà tiên tri. Vì các virut không phải là virut thông thường và chỉ hiện diện dưới dạng vật chất di truyền của virut bên trong cơ thể vật chủ, chúng không thể được tìm thấy bên ngoài các tế bào được chỉ định do chỉ định nghĩa.

Ngoài ra, cần phải đề cập rằng chỉ riêng thực khuẩn thể trong nước biển đã có số lượng (10 đến 30) và do đó nhiều thực khuẩn thể hơn các sinh vật sống có mặt trên toàn hành tinh. Ngược lại, có một số lượng rất nhỏ trong số mười chín thực khuẩn được nghiên cứu chính thức, điều này gây khó khăn cho việc đưa ra tuyên bố chính xác về sự xuất hiện.

Ý nghĩa & chức năng

Liệu pháp phage được phát triển vào những năm 1920 và vẫn được sử dụng thành công ở Đông Âu để chống lại các bệnh truyền nhiễm khác nhau. Ưu điểm của liệu pháp thể thực khuẩn là rõ ràng: thực khuẩn chỉ gây hại cho các chủng vi khuẩn riêng lẻ, trong khi kháng sinh có tác dụng gây hại chung cho vi khuẩn trong cơ thể.

Việc phát hiện ra penicillin vào những năm 1940 đã dẫn đến việc sử dụng ồ ạt thuốc kháng sinh ở phương Tây và kết quả là chấm dứt nghiên cứu thực khuẩn thể. Sự hình thành sau đó của nhiều loại kháng kháng sinh đã kích thích sự quan tâm ngày càng tăng đối với vi khuẩn trong những năm 1990.

Liệu pháp phage tập trung vào các vi khuẩn có độc lực mạnh và chu kỳ lytic độc quyền, trong khi các vi khuẩn ôn đới và thực khuẩn cho đến nay chỉ đóng vai trò phụ.

Bệnh tật & ốm đau

Một số mầm bệnh chỉ có thể tăng cường độc lực thông qua cộng sinh với các loài sinh vật chống đỡ. Clostridium botulinum chỉ có thể tạo ra độc tố botulinum đáng sợ với sự trợ giúp của DNA phage tích hợp. Streptococcus pyogenes chỉ có thể gây ra bệnh ban đỏ khi kết hợp với DNA của prophage.

Vibrio cholerae chỉ tạo ra bệnh tả thông qua các chất đẩy đặc biệt. Điều này cũng cho thấy tầm quan trọng của thể thực khuẩn đối với y học con người. Toàn bộ các chủng vi khuẩn có thể mất khả năng gây bệnh nếu các cánh quạt chịu trách nhiệm có thể được tắt cụ thể.