7 feiten over bacteriofagen
Dit is een T4-bacteriofaagvirus. De structuur bovenaan is de kop, die DNA bevat in een eiwitmantel. Hieraan zit de staart, bestaande uit een buisvormige schede en staartvezels (onderaan). Het virus hecht zich met zijn staartvezels aan de celwand van de gastheerbacterie; het omhulsel trekt dan samen en injecteert de inhoud van het hoofd (DNA) in de gastheer.
PASIEKA/Science Photo Library/Getty Images
Bacteriofagen zijn 'bacterieeters' in die zin dat ze zijn virussen die infecteren en vernietigen bacteriën . Deze microscopische organismen worden soms fagen genoemd en zijn alomtegenwoordig van aard. Naast het infecteren van bacteriën, infecteren bacteriofagen ook andere microscopische prokaryoten bekend als archaea . Deze infectie is specifiek voor een specifieke bacteriesoort of archaea. Een faag die infecteert E coli zal bijvoorbeeld geen miltvuurbacteriën infecteren. Omdat bacteriofagen niet infecteren menselijke cellen , ze zijn gebruikt in medische therapieën om bacteriële ziekten .
Bacteriofagen hebben drie hoofdstructuurtypen.
Omdat bacteriofagen virussen zijn, bestaan ze uit a Nucleïnezuur ( DNA of RNA ) ingesloten in een eiwitomhulsel of capside . Een bacteriofaag kan ook een eiwitstaart hebben die aan de capside is bevestigd met staartvezels die zich vanaf de staart uitstrekken. De staartvezels helpen de faag zich aan zijn gastheer te hechten en de staart helpt bij het injecteren van het virus genen in de gastheer. Een bacteriofaag kan bestaan als:
- virale genen in een capsidekop zonder staart
- virale genen in een capsidekop met een staart
- een filamenteuze of staafvormige capside met circulair enkelstrengs DNA.
Bacteriofagen pakken hun genoom in
Hoe passen virussen hun omvangrijke genetische materiaal in hun capsiden? RNA-bacteriofagen, plantenvirussen en dierlijke virussen hebben een zelfvouwend mechanisme waardoor het virale genoom in de capside-container past. Het lijkt erop dat alleen het virale RNA-genoom dit zelfvouwende mechanisme heeft. DNA-virussen passen hun genoom in de capside met behulp van speciale enzymen die bekend staan als pakkingsenzymen.
Bacteriofagen hebben twee levenscycli
Bacteriofagen kunnen zich voortplanten door ofwel de lysogene ofwel de lytische levenscyclus. De lysogene cyclus staat ook bekend als de gematigde cyclus omdat de gastheer niet wordt gedood. Het virus injecteert zijn genen in de bacterie en de virale genen worden in de bacterie ingebracht chromosoom . In de bacteriofaag lytische cyclus , repliceert het virus binnen de host. De gastheer wordt gedood wanneer de nieuw gerepliceerde virussen openbreken of de gastheercel lyseren en worden vrijgegeven.
Bacteriofagen dragen genen over tussen bacteriën
Bacteriofagen helpen bij de overdracht van genen tussen bacteriën door middel van genetische recombinatie . Dit type genoverdracht staat bekend als transductie. Transductie kan worden bereikt via de lytische of lysogene cyclus. In de lytische cyclus injecteert de faag bijvoorbeeld zijn DNA in een bacterie en scheiden enzymen het bacteriële DNA in stukjes. De faaggenen sturen de bacterie aan om meer virale genen en virale componenten (capsiden, staart, enz.) te produceren. als de nieuwe virussen beginnen te assembleren, kan bacterieel DNA onbedoeld worden ingesloten in een virale capside. In dit geval bezit de faag bacterieel DNA in plaats van viraal DNA. Wanneer deze faag een andere bacterie infecteert, injecteert hij het DNA van de vorige bacterie in de gastheercel. Het bacteriële DNA van de donor kan dan door recombinatie in het genoom van de nieuw geïnfecteerde bacterie worden ingebracht. Hierdoor worden de genen van de ene bacterie op de andere overgedragen.
Bacteriofagen kunnen bacteriën schadelijk maken voor mensen
Bacteriofagen spelen een rol bij menselijke ziekten door sommige onschadelijke bacteriën in ziekteverwekkers te veranderen. Sommige bacteriesoorten, waaronder: E coli , Streptococcus pyogenes (veroorzaakt vleesetende ziekte), Vibrio cholera (veroorzaakt cholera), en Shigella (veroorzaakt dysenterie) schadelijk worden wanneer genen die giftige stoffen produceren via bacteriofagen naar hen worden overgebracht. Deze bacteriën kunnen vervolgens mensen infecteren en veroorzakenvoedselvergiftigingen andere dodelijke ziekten.
Bacteriofagen worden gebruikt om superbugs aan te pakken
Wetenschappers hebben bacteriofagen geïsoleerd die de superbacteriën vernietigen Clostridium difficile (C. diff) . C. verschil beïnvloedt meestal het spijsverteringsstelsel en veroorzaakt diarree en colitis. Het behandelen van dit type infectie met bacteriofagen biedt een manier om de goede darmbacteriën te behouden en alleen de bacteriën te vernietigen C. verschil bacterieën. Bacteriofagen worden gezien als een goed alternatief voorantibiotica. Door overmatig gebruik van antibiotica komen resistente bacteriestammen steeds vaker voor. Bacteriofagen worden ook gebruikt om andere superbacteriën te vernietigen, waaronder resistente geneesmiddelen E coli en MRSA .
Bacteriofagen spelen een belangrijke rol in de koolstofcyclus van de wereld
Bacteriofagen zijn het meest voorkomende virus in de oceaan. Fagen die bekend staan als Pelagiphages infecteren en vernietigen SAR11-bacteriën. Deze bacteriën zetten opgeloste koolstofmoleculen om in koolstofdioxide en beïnvloeden de hoeveelheid beschikbare atmosferische koolstof. Pelagifagen spelen een belangrijke rol in de koolstofcyclus door SAR11-bacteriën te vernietigen, die zich snel vermenigvuldigen en zich zeer goed aanpassen om infectie te voorkomen. Pelagifagen houden het aantal SAR11-bacteriën onder controle en zorgen ervoor dat er geen overvloed aan wereldwijde koolstofdioxideproductie is.
bronnen:
- Encyclopædia Britannica Online, s. v. 'bacteriophage', geraadpleegd op 7 oktober 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Noorse School voor Veterinaire Wetenschappen. 'Virussen kunnen onschadelijke E. Coli gevaarlijk maken.' WetenschapDagelijks. ScienceDaily, 22 april 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Universiteit van Leicester. 'Bacteriën-etende virussen 'magische kogels in de strijd tegen superbacteriën'.' WetenschapDagelijks. ScienceDaily, 16 oktober 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Staatsuniversiteit van Oregon. 'Een oorlog zonder einde, met de koolstofcyclus van de aarde in evenwicht.' WetenschapDagelijks. ScienceDaily, 13 februari 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.