Bakteriofagi su virusi koje zaraze bakterija i množe se u tom procesu. Za svaku bakteriju postoji i određeni bakteriofag. Bakteriofagi se koriste u medicini i genetski inženjering.
Što su bakteriofagi?
Bakteriofagi predstavljaju skupinu od virusi koje zaraze bakterija i arheje (iskonske bakterije). Pritom se nastavljaju replicirati dok uništavaju bakteriju. Za svaku bakteriju postoji određeni bakteriofag prema principu brave i ključa. Bakteriofagi, prema tradicionalnoj definiciji, kao i svi virusi, nisu živi organizmi. Za svoje razmnožavanje ovise o domaćinu. Izvan domaćina se ne odvijaju nikakvi biokemijski procesi. Fagi koriste enzimi njihovog domaćina u tu svrhu. Bakteriofagi se sastoje samo od DNA ili RNA, koji su okruženi proteinskim omotačem. Međutim, velika većina faga posjeduje DNK kao svoj genetski materijal. Fage je 1917. prvi put opisao kanadski biolog Félix Hubert d'Hérelle. Struktura različitih faga razlikuje se. U osnovi, bakteriofagi se sastoje od nekoliko komponenata. Uglavnom se istraživala struktura takozvanih T-faga, koji između ostalog također zarazuju bakteriju Escherichia coli. T fagi se sastoje od poliedra glava, koji je povezan putem a vrat na izduženi kanal za ubrizgavanje (aparat za ubrizgavanje). Ispod aparata za ubrizgavanje nalazi se osnovna ploča s repnim vlaknima i šiljcima. The glava je kapsida koja sadrži nukleinsku kiselinu. Kapsida, injekcijski kanal i osnovna ploča izrađeni su od proteina. Repna vlakna i šiljci služe za pričvršćivanje faga na staničnu stijenku bakterije.
Pojava, distribucija i karakteristike
Bakteriofagi su univerzalno rasprostranjeni. Otprilike 10 do 30 bakteriofaga je prisutno u morska voda. Za svaku bakteriju postoji i odgovarajući fag. Razmnožavanje bakteriofaga možemo podijeliti u pet faza. Prvo, fag se apsorbira na određenom recepturu stanične stijenke. Krajevi repnih niti pričvršćuju se na površinu stanice. U sljedećem koraku fag ubrizgava svoju DNA ili RNA u bakteriju. To ostavlja prazne ovojnice proteina na površini bakterija. Treća faza naziva se latentna faza, tijekom koje se ne može otkriti nijedan fag. Tijekom latentne faze, koja traje nekoliko sati, započinje translacija u virusnu mRNA i replikacija u virusnu nukleinsku kiselinu. U takozvanoj proizvodnoj fazi virusni proteini proizvode se. Zatim se u sljedećoj fazi sazrijevanja sastavljaju pojedinačne virusne komponente. Nakon završetka proizvodnje virusa, a lizozim proizvedena preuređenom bakterijskom stanicom otapa bakteriju i oslobađa proizvedene fage.
Značaj i funkcija
Danas se bakteriofagi već široko koriste u mnogim poljima. Posebna područja primjene otvaraju se u medicini, biologiji ili poljoprivrednom inženjerstvu. U medicini se bakteriofagi koriste za otkrivanje sojeva bakterija zbog njihove specifičnosti za određene bakterija. Ovo se područje primjene naziva lizotipija. Trenutno se odvijaju intenzivna istraživanja u borbi protiv bakterija koje koriste bakteriofage u infekcijama. Pogotovo pod dojmom sve većeg broja antibiotik rezistentnih bakterijskih sojeva, ovo područje istraživanja dobiva sve veću važnost. Međutim, mala stabilnost faga u tijelu je problematična. Odmah ih eliminiraju tjelesni fagociti. U načelu je ovu moguću primjenu već razmatrao Félix Hubert d'Hérelle. Međutim, nakon otkrića i uvođenja antibiotici, rezultati istraživanja o ovoj mogućoj primjeni bili su potpuno zaboravljeni. Međutim, Institut za istraživanje faga Eliava, koji je osnovao D'Hérelle 1934. godine, postoji i danas u Tbilisiju u Gruziji. Zajedno s Institutom za imunologiju i eksperimente Ludwik Hirszfeld Terapija u Wroclawu u Poljskoj danas se tamo provode istraživanja alternativnih načina borbe antibiotik-otporne bakterije pomoću faga. Fagi se također koriste na razne načine u prehrambenoj industriji. Na primjer, razni sprejevi faga koriste se u pakiranju sira ili kobasica kako bi ih zaštitili od bakterija. Genetski inženjering je također glavno područje primjene. Danas se, na primjer, fagi koriste kao vektori za određene gene i unose se u bakterije. Uz pomoć ove metode, insulin-Mogu se generirati bakterijski sojevi Escherichia coli. Ti vektori također postaju sve važniji za proizvodnju drugih aktivnih tvari. Nadalje, djelomično se mogu koristiti za borbu protiv genetskih nedostataka.
Bolesti i poremećaji
Međutim, bakteriofagi ne pokazuju samo pozitivne učinke. Neki ozbiljni zarazne bolesti izbiti samo uz sudjelovanje faga. Na primjer, difterija uzrokuje bakterija Corynebacterium diphtheriae. Međutim, bolest može izbiti samo ako je Corynebacterium diphtheriae također istodobno zaražena bakteriofazima. Nakon infekcije fagovima, ove bakterije proizvode karakteristični toksin koji uzrokuje ozbiljne, ponekad i po život opasne simptome. Bolest započinje znakovima kao što su otežano gutanje, malaksalost, mučnina i bol u trbuhu. Na tonzilima se pojavljuje bijela prevlaka koja ima gadan, slatkast miris. Komplikacije poput pneumonija or miokarditis su česti i mogu biti kobni. Druga bolest koju uzrokuju bakteriofagi je Scarlet groznica. Grimizan groznica nastaje zbog streptokoke zaraženi bakteriofazima. Kroz ovu infekciju bakterije proizvode posebno podmukli toksin. Teški znakovi bolesti javljaju se sa zimica, groznica, povraćanje i upala grla. U početku je jezik je presvučen bijelom bojom, ali nakon nekoliko dana postaje malina crveno. A kožni osip također se javlja. Da bakterija nije zaražena bakteriofazima, samo bi dovesti na bezazlenu upala krajnika. Kolera je također uzrokovana bakterijom zaraženom bakteriofazima pod nazivom Vibrio cholerae.
