bakteriofag er virus som infiserer bakterier og formerer seg i prosessen. Det er også en spesifikk bakteriofag for hver bakterie. Bakteriofager brukes i medisin og genteknologi.
Hva er bakteriofager?
Bakteriofager er en gruppe virus som infiserer bakterier og archaea (primordial bakterier). Ved å gjøre det fortsetter de å formere seg og ødelegge bakterien.
For hver bakterie er det en spesifikk bakteriofag basert på lås og nøkkelprinsipp. I følge den tradisjonelle definisjonen er bakteriofager, som alle virus, ikke levende vesener. De er avhengige av en vert for reproduksjonen. Ingen biokjemiske prosesser foregår utenfor verten. Fagene bruker vertens enzymer til dette.
Bakteriofager består bare av DNA eller RNA, som er omgitt av et proteinbelegg. De aller fleste fager har imidlertid DNA som genetisk materiale.
Fager ble først beskrevet i 1917 av den kanadiske biologen Félix Hubert d’Hérelle. Strukturen til de forskjellige fasene er forskjellig. I utgangspunktet består bakteriofager av flere komponenter. Hovedfokuset var på strukturen til de såkalte T-fagene, som også smitter Escherichia coli-bakterien.
T-fasene består av et polyedralt hode som er koblet til en langstrakt injeksjonskanal (injeksjonsanordning) via en hals. Baseplaten med halefiber og pigger er plassert under injeksjonsanordningen. Hodet er en kapsid som inneholder nukleinsyre. Kapsiden, injeksjonskanalen og baseplaten er laget av protein. Halefibre og pigger tjener til å forankre fagen til celleveggen i bakterien.
Forekomst, distribusjon og egenskaper
Bakteriofager er universelle. Det er omtrent 10 til kraften til 30 bakteriofager i sjøvann. Det er også en tilsvarende fag for hver bakterie.
Multiplikasjonen av bakteriofager kan deles inn i fem faser. Først blir fagen absorbert på en spesifikk celleveggreseptor. Endene av haletrådene festes til celleoverflaten. I neste trinn injiserer fagen sitt DNA eller RNA i bakterien. De tomme proteinskjellene forblir på bakterieoverflaten. Den tredje fasen kalles latensfasen, der ingen fager kan oppdages. I løpet av latensfasen som varer i flere timer, begynner translasjon til det virale mRNA og replikasjon til den virale nukleinsyren. I den såkalte produksjonsfasen blir virusproteiner opprettet. Deretter, i den påfølgende modningsfasen, blir de enkelte viruskomponenter sammensatt. Etter at virusproduksjonen er fullført, løser et lysozym produsert av den konverterte bakteriecellen bakterien og frigjør de produserte fagene.
Betydning & funksjon
I dag er bakteriofager allerede mye brukt i mange områder. Spesielle bruksområder åpner seg innen medisin, biologi eller landbruksingeniør. I medisin brukes bakteriofager for å oppdage bakteriestammer på grunn av deres spesifisitet for visse bakterier. Dette anvendelsesområdet kalles lysotype.
Det forskes nå intensivt på å bekjempe bakterier ved bruk av bakteriofager i infeksjoner. Dette forskningsområdet får stadig større betydning, spesielt under påvirkning av det stadig økende antallet antibiotikaresistente bakteriestammer. Imidlertid er fagenes dårlige stabilitet i kroppen problematisk. De blir umiddelbart eliminert av kroppens egne fagocytter.
Félix Hubert d’Hérelle har allerede vurdert denne mulige søknaden. Etter oppdagelsen og introduksjonen av antibiotika ble forskningsresultatene for denne mulige bruken imidlertid helt glemt. Imidlertid eksisterer Eliava Institute for Phage Research grunnlagt av D’Hérelle i 1934 fortsatt i Tbilisi, Georgia. Sammen med Ludwik Hirszfeld Institute for Immunology and Experimental Therapy fra Wroclaw, Polen, forskes det nå der om alternative metoder for å bekjempe antibiotikaresistente bakterier ved bruk av fager.
Fager brukes også på mange forskjellige måter i matindustrien. For eksempel brukes forskjellige fagsprøyter når du pakker ost eller pølser for å beskytte dem mot bakterier.
Genteknologi er også et stort bruksområde. For eksempel blir fager nå brukt som vektorer for visse gener og introdusert i bakterier. Ved å bruke denne metoden, kan insulinproduserende bakteriestammer av Escherichia coli genereres.
Disse vektorene blir også stadig viktigere for produksjon av andre aktive stoffer. I tillegg kan noen av dem brukes til å bekjempe genetiske defekter.
Sykdommer og plager
Imidlertid viser bakteriofager ikke bare positive effekter. Noen alvorlige smittsomme sykdommer bryter bare ut ved hjelp av fager. Difteri utløses av bakterien Corynebacterium diphtheriae. Sykdommen kan imidlertid bare bryte ut hvis Corynebacterium diphtheriae samtidig er smittet med bakteriofager. Etter infeksjon med fag, produserer disse bakteriene det karakteristiske toksinet som forårsaker de alvorlige, noen ganger livstruende symptomene.
Sykdommen begynner med tegn som svelgevansker, tretthet, kvalme og magesmerter. Det er et hvitt belegg på mandlene som lukter stygt, søtt. Ofte er det komplikasjoner som lungebetennelse eller myokarditt, som kan være dødelig.
En annen sykdom forårsaket av bakteriofager er skarlagensfeber. Skarlagensfeber er forårsaket av streptokokker infisert med bakteriofager. Som et resultat av denne infeksjonen produserer bakteriene et spesielt snikende giftstoff. Det er alvorlige symptomer med frysninger, feber, oppkast og sår hals. Til å begynne med er tungen hvit, men etter noen dager blir den bringebærrød. Et utslett forekommer også. Hvis bakterien ikke ble smittet med bakteriofag, ville den bare føre til ufarlig betennelse i mandlene.
Kolera er også forårsaket av en bakterie infisert med bakteriofager kalt Vibrio cholerae.
