2 cykle multiplikacji bakteriofagów: cykl lityczny i cykl lizogeniczny

Dwa główne cykle namnażania bakteriofagów to: 1. Cykl lityczny 2. Cykl lizogenny!

Działanie większości genów wirusowych polega na umożliwieniu wirusom infekowania ich odpowiednich komórek gospodarza, namnażaniu za pomocą maszyn gospodarza, takich jak enzymy i rybosomy, a następnie powodowaniu lizowania komórek.

Po lizie komórek gospodarza uwalnianych jest wiele wirusów, które mogą infekować nowe komórki gospodarza w celu powtórzenia cyklu litycznego. Czasami wirusy mogą łączyć się z chromosomem gospodarza i replikują się razem z nim, tworząc cykl lizogenny. Weźmy przykłady cykli litycznych i lizogeruc.

Mnożenie bakteriofagów badano w T-parzystych fagach E. coli przez wybitnych pracowników, takich jak Delbruck, Luria i Lwoff. Lwoff zasugerował trzy stadia bakteriofagów - wirion pozakomórkowy. Wegetatywny fag i profag. Pełne cząsteczki wirusa przed infekcją są wirionami pozakomórkowymi. Pozostałe dwa etapy są wewnątrzkomórkowe i występują tylko w postaci kwasów nukleinowych. Jeśli jest wolny od autonomicznej replikacji, jest to faga wegetatywna. Może zostać wstawiony z bakteryjnym DNA i jest replikowany wraz z nim, to jest to profag. Te fagi mające zdolność do zostania profagami nazywane są "fagami umiarkowanymi", a te, którym brakuje tej właściwości, nazywa się "Wulgarnymi fagami". Mnożenie w obu tych typach można badać oddzielnie w cyklu litycznym (w przypadku zjadliwych fagów) i cyklu lizogenicznego (w przypadku fagów umiarkowanych).

1. Cykl lityczny:

Proces namnażania zjadliwego faga nazywa się cyklem litycznym, ponieważ komórka bakterii gospodarza ulega lizie na końcu.

Ten proces dzieli się na następujące etapy:

(a) Adsorpcja (ryc. 6.57):

Jest to przyłączenie cząsteczki wirusa do specyficznej komórki bakteryjnej gospodarza. Przywiązanie odbywa się w specyficznych miejscach receptorowych obecnych na ścianie komórki gospodarza. Fagi T-parzyste (T2, T4 itd. Łączą się za pomocą włókien ogona w miejscach receptora gospodarza.

(b) Penetracja (ryc. 6.57):

Następną fazą jest wstrzyknięcie kwasu nukleinowego wirionu do komórki gospodarza. Nukleopeptydowa ściana komórkowa gospodarza jest hydrolizowana przez lizozym obecny na końcu ogona wytwarzający dziurę, przez którą wirusowy kwas nukleinowy jest wstrzykiwany do komórki gospodarza przez ogonową rurkę. Dzieje się tak, gdy włókna końcowe, po zamocowaniu, wygięte, powodują zetknięcie płyty podstawowej
ze ścianą komórki bakteryjnej.

Płaszcz ogona kurczy się, a środkowa rura (igła) przepychana jest przez otwór w ścianie. Cały ten proces jest aktywnym procesem i odbywa się kosztem ATP. Warstwy białkowe pozostające na zewnątrz, przyczepione do ściany komórki gospodarza, nazywane są "duchami".

Ryc. 6.56. Konwersja lizogennego stanu lizogennego w bakteriach zakażonych fagami.

(c) Etap zaćmienia:

Ten etap pokazuje następującą aktywność wirusowego DNA w komórce gospodarza,

(i) odporność na dalszą infekcję fagami tego samego typu przez wytwarzanie specyficznego enzymu zwanego "represorami"

(ii) tłumienie całej aktywności komórkowej gospodarza

(iii) synteza nowych enzymów przez DNA faga z wykorzystaniem puli aminokwasów komórki gospodarza. Są to tak zwane Wczesne Proteiny

(iv) Enzymy te są wykorzystywane do uszczelniania dziury w ścianie komórkowej, w celu zniszczenia DNA gospodarza

(v) świeże cząsteczki DNA syntetyzują następnie nowy rodzaj białek zwanych białkami późnymi, zidentyfikowanymi jako wirusowe białka płaszcza i wirusowe lizozymy.

Białka płaszcza tworzą monomery, które następnie są składane w kapsyd i inne składniki wirusowe.

(d) Dojrzewanie:

Jest to połączenie różnych składników w dojrzałe lub kompletne wiriony. Głowy i ogony są najpierw montowane osobno, a następnie te dwa są przyłączone, aby utworzyć setki nowych cząstek faga.

Okres pomiędzy wstrzyknięciem wirusowego kwasu nukleinowego a pierwszym pojawieniem się nowego potomstwa faga jest okresem zaćmienia, który wynosi około 12 minut w fagach T2. Całkowity czas od wprowadzenia kwasu nukleinowego do zerwania ściany komórki gospodarza nazywa się okresem latentnym. To około 18 minut na fagi T2.

(e) Liza i uwalnianie nowych wirionów:

Ściana komórki pęka pod koniec okresu utajonego, a wiriony są uwalniane. Zjawisko to nazywa się lizą. Liczba wirionów wytworzonych na komórkę gospodarza jest specyficzna i jest określana jako wielkość serii. Zwykle wynosi 200 - 300. Główne etapy cyklu litycznego przedstawiono na ryc. 6.57.

2. Cykl lizogenny:

Pokazano go fagiem X (lambda), który także infekuje bakterie E. coli. Strukturalnie ma on sześciokątną główkę, która zawiera podwójnie splecione okrągłe DNA i cylindryczny wydrążony ogon.

Brakuje jednak włókien ogonowych. Wstrzykiwany DNA może wybrać już omówiony cykl lityczny lub może przejść cykl lizogeniczny. DNA w tym przypadku zostaje przyczepiony do bakteryjnego DNA, staje się nieaktywny i nazywany jest profagiem lub provirus. W tym przypadku fag nie przejmuje maszyny gospodarza, ale replikuje się wraz z gospodarzem. Innymi słowy, DNA faga będzie replikować tylko wtedy, gdy chromosom bakteryjny powiela się i pozostanie tam jako symbiont, a nie pasożyt. Zainfekowane bakterie nazywa się lizogennymi, co oznacza, że ​​komórki bakterii powodują lizę. Białko represorowe wytwarzane przez profagę utrzymuje pozostałe geny faga na stłumionym etapie. Gdy bakterie lizogenne są narażone na zmienione warunki środowiskowe, takie jak promieniowanie UV lub promienie rentgenowskie lub aktywne substancje chemiczne, takie jak iperyt azotowy lub nadtlenek organiczny, zachodzi hamowanie białka represora, co powoduje tworzenie się genów litycznych. Profhage staje się teraz lityczny i przechodzi cykl lityczny. Ponieważ profag przenoszący E. coli ma zdolność do ulegania lizie, określa się go mianem komórki lizogenowej. Aktywne DNA faga podczas cyklu litycznego nazywa się fagem fagowym lub faga umiarkowanym. Cały proces występowania DNA fagowego jako profag i faga umiarkowanego prowadzącego do lizy komórki gospodarza nazywa się lizogenie.