Bacteriofaag: wat het is, hoe te identificeren en levenscycli (lytisch en lysogeen)

Inhoud

• Kenmerken van de bacteriofaag
• Hoe gebeurt de lytische en lysogene cycli
• Lytische cyclus
• Lysogene cyclus
• Wat is faagtherapie

Bacteriofagen, ook wel fagen genoemd, zijn een groep virussen die in bacteriële cellen kunnen infecteren en zich kunnen vermenigvuldigen en die, wanneer ze vertrekken, hun vernietiging bevorderen.

Bacteriofagen zijn aanwezig in verschillende omgevingen en kunnen worden geïsoleerd uit water, aarde, voedselproducten en zelfs andere micro-organismen. Hoewel het ook in het lichaam aanwezig kan zijn, voornamelijk in de huid, in de mondholte, in de longen en in de urinewegen en het maagdarmstelsel, veroorzaken bacteriofagen geen ziekten of veranderingen in het menselijk lichaam, omdat ze een voorkeur hebben voor prokaryote cellen, dat wil zeggen dat er minder cellen zijn geëvolueerd, zoals bacteriën.

Bovendien kunnen ze de immuunrespons van het lichaam stimuleren, zodat ze niet kunnen werken op de micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor de goede werking van het organisme, naast een hoge specificiteit met betrekking tot hun gastheer, dat wil zeggen het pathogene micro-organisme. De bacteriën die deel uitmaken van het microbioom worden dus niet vernietigd vanwege de positieve relatie tussen de bacteriofagen en het immuunsysteem.

Kenmerken van de bacteriofaag

Bacteriofagen zijn virussen die in verschillende omgevingen kunnen worden aangetroffen, waaronder het menselijk lichaam, maar ze veroorzaken geen veranderingen of ziektes omdat ze geen specificiteit hebben voor de cellen waaruit het lichaam bestaat. Andere kenmerken van de bacteriofaag zijn:

• Ze worden gevormd door een capside, een structuur die wordt gevormd door eiwitten die als functie hebben het genetisch materiaal van het virus te beschermen;
• Ze kunnen verschillende soorten genetisch materiaal hebben, zoals dubbelstrengs DNA, enkelstrengs DNA of RNA;
• Behalve dat ze gedifferentieerd kunnen worden in termen van hun genetische samenstelling, kunnen bacteriofagen ook worden gedifferentieerd door de structuur van het capside;
• Ze kunnen zich niet vermenigvuldigen buiten een gastheer, dat wil zeggen dat ze in contact moeten zijn met een bacteriële cel om replicatie te laten plaatsvinden, en om deze reden kunnen ze ook bekend staan ​​als "bacteriële parasieten";
• Ze hebben een hoge specificiteit voor de gastheer, die bacteriële cellen zijn.

De classificatie van bacteriofagen wordt nog bestudeerd, maar sommige eigenschappen kunnen nuttig zijn voor differentiatie en classificatie van bacteriofagen, zoals type genetisch materiaal, morfologie, genomische kenmerken en fysisch-chemische kenmerken.

Hoe gebeurt de lytische en lysogene cycli

De lytische en lysogene cycli zijn cycli van vermenigvuldiging van de bacteriofaag wanneer deze in contact komt met de bacteriële cel en kunnen worden gedifferentieerd volgens het gedrag van het virus.

Lytische cyclus

De lytische cyclus is er een waarin, na de injectie van het genetisch materiaal van de bacteriofaag in de bacteriecel, replicatie en vorming van nieuwe bacteriofagen plaatsvindt, die bij het verlaten de bacteriecel vernietigen. Over het algemeen verloopt de cyclus dus als volgt:

1. Adsorptie: de bacteriofaag kleeft aan het membraan van de gevoelige bacteriële cel via de membraanreceptoren;
2. Binnenkomst of penetratie: het genetisch materiaal van de bacteriofaag komt de bacteriële cel binnen;
3. Replicatie: dit genetisch materiaal coördineert de synthese van eiwitten en andere DNA-moleculen, als het een DNA-bacteriofaag is;
4. Bijeenkomst: nieuwe bacteriofagen worden gevormd en het gerepliceerde DNA wordt verpakt met behulp van de gesynthetiseerde eiwitten, waardoor het capside ontstaat;
5. Lise: de gevormde bacteriofaag verlaat de bacteriecel en bevordert de vernietiging ervan.

Lysogene cyclus

In de lysogene cyclus wordt het genetisch materiaal van de bacteriofaag opgenomen in dat van de bacterie, maar dit proces vertegenwoordigt mogelijk alleen het stilleggen van virulentiegenen van de bacterie, naast dat het een omkeerbaar proces is. Deze cyclus verloopt als volgt:

1. Adsorptie: de bacteriofaag adsorbeert aan het bacteriële membraan;
2. Invoer: het genetisch materiaal van de bacteriofaag komt de bacteriële cel binnen;
3. Integratie: er is de integratie van het genetisch materiaal van de bacteriofaag met dat van de bacterie en wordt bekend als een profago;
4. Divisie: het gerecombineerde materiaal, de profago, verdeelt zich volgens de bacteriële indeling.

De profagus is niet actief, dat wil zeggen dat de genen niet tot expressie komen en daarom niet resulteren in negatieve veranderingen in de bacteriën en het is een volledig omkeerbaar proces.

Vanwege het feit dat bacteriofagen een interactie aangaan met het genetisch materiaal van de bacterie en de vernietiging ervan kunnen bevorderen, kunnen deze virussen in de studie worden gebruikt om nieuwe strategieën te ontwikkelen om multiresistente infecties te bestrijden.

Wat is faagtherapie

Faagtherapie, ook wel faagtherapie genoemd, is een type behandeling waarbij bacteriofagen worden gebruikt om bacteriële infecties te bestrijden, vooral die veroorzaakt door multiresistente micro-organismen. Dit type behandeling is veilig, omdat bacteriofagen alleen werkzaam zijn tegen pathogene bacteriën, waardoor de normale microbiota van de persoon behouden blijft.

Hoewel dit type therapie al jaren wordt beschreven, heeft het pas nu aan bekendheid gewonnen in de literatuur door de toename van het aantal bacteriën dat niet reageert op een conventionele behandeling met antibiotica.

Ondanks dat het een gunstige techniek is, heeft faagtherapie echter enkele beperkingen. Elk type bacteriofaag is specifiek voor een specifieke bacterie, dus deze fagen konden niet geïsoleerd worden gebruikt om infecties te bestrijden die door verschillende micro-organismen worden veroorzaakt, maar in dit geval zou een "faagcocktail" kunnen worden samengesteld op basis van de micro-organismen die zijn geïdentificeerd als verantwoordelijk voor de infectie. . Bovendien kunnen bacteriofagen, voornamelijk als gevolg van de lysogene cyclus, de overdracht van resistentiegenen naar de bacterie bevorderen, waardoor de behandeling ondoelmatig wordt.