ШТА ЈЕ ЛИЗОГЕНИ ЦИКЛУС? - БИОЛОГИЈА - 2025

Лисогениц циклус , такође назива лисогени је фаза у процесу неких вируса репродукције, углавном оних који инфицирају бактерије. У овом циклусу вирус убацује своју нуклеинску киселину у геном бактерија домаћина.

Овај циклус формира, заједно са литским циклусом, два главна механизма репликације вируса. Када бактериофаг током циклуса лизогена убацује своју ДНК у бактеријски геном, он постаје профаг.

Злир'а. Шпанску верзију Алејандро Порто, преко Викимедиа Цоммонс

Бактерије заражене овом профагом настављају да живе и размножавају се. Када дође до репродукције бактерија, добија се и реплика профага. То резултира тиме да се свака бактеријска ћелија ћерке такође зарази профагом.

Размножавање заражене бактерије, а самим тим и њеног домаћина, може да се настави неколико генерација без појаве вируса.

Понекад се спонтано или у условима стресног окружења ДНК вируса одвоји од бактеријског. Када дође до одвајања бактеријског генома, вирус иницира литски циклус.

Овај репродуктивни стадиј вируса проузроковаће пукнуће бактеријске ћелије (лизу) што омогућава ослобађање нових копија вируса. Еукариотске ћелије су такође подложне нападима лизогених вируса. Међутим, још није познато како долази до уметања вирусне ДНК у геном еукариотске ћелије.

Бактериофаг вирус убризгава свој геном у бактерије. Преузето и уредјено од: Тхомас Сплеттстоессер. (Превео Алејандро Порто) на шпански, преко Викимедиа Цоммонс.

Бактериофаг

Вируси који инфицирају само бактерије називамо бактериофазима. Такође су познати и као фагови. Величина ове врсте вируса је прилично променљива, са опсегом величине који може бити отприлике између 20 и 200 нм.

Бактериофаги су свеприсутни и могу расти у практично било којем окружењу у којем се налазе бактерије. Процењено је, на пример, да је нешто мање од три четвртине бактерија које живе у мору инфицирано фагима.

Циклус вирусне инфекције

Вирусна инфекција почиње адсорпцијом фага. Фазна адсорпција се одвија у две фазе. У првом, познатом као реверзибилна, интеракција вируса и његовог потенцијалног домаћина је слаба.

Свака промена услова околине може изазвати прекид ове интеракције. С друге стране, у неповратној интеракцији учествују специфични рецептори који спречавају прекид интеракције.

ДНК вируса може ући у унутрашњост бактерије само када се догоди неповратна интеракција. Након тога, у зависности од типа фага, они могу да спроводе различите репродуктивне циклусе.

Поред већ описаних лизних и лизогених циклуса, постоје још два репродуктивна циклуса, циклус континуираног развоја и псеудолизогени циклус.

Литијски циклус

Током ове фазе, нагло се дешава репликација вируса у бактерији. На крају ће бактерија проћи лизу његовог ћелијског зида и нови вируси ће бити пуштени у околину.

Сваки од ових новоотпуштених фага може напасти нову бактерију. Узастопно понављање овог процеса омогућава да инфекција експоненцијално расте. Бактериофаги који учествују у личком циклусу називају се вирулентни фаги.

Лизогени циклус

У овом циклусу не долази до лизирања ћелије домаћина, као ни у личком циклусу. Након фаза адсорпције и пенетрације, фаза интеграције фагове ДНК у бактеријску ћелију се наставља, да би постала профага.

Репликација фага догодиће се истовремено са репродукцијом бактерија. Профаг интегрисан у бактеријски геном ће наследити кћерке бактерије. Вирус се може наставити без манифестације неколико генерација бактерија.

Овај процес је чест када је број бактериофага висок у односу на број бактерија. Вируси који спроводе лизогени циклус нису вирулентни и називају се умеренима.

На крају се профаги могу одвојити од бактеријског генома и трансформисати у литске фаге. Они улазе у литогени циклус што доводи до лизе бактерија и инфекције нових бактерија.

Литични и лизогени циклус. Преузето и уредјено из: Сули12, са Викимедиа Цоммонс

Континуирани развојни циклус

Неки бактериофаги изводе бројне репликације унутар бактерија. У овом случају, супротно ономе што се догађа током циклуса лизогена, он не изазива лизију бактерија.

Ново реплицирани вируси се отпуштају из бактерија на одређеним местима на ћелијској мембрани, а да не изазову њихову руптуру. Овај циклус се зове континуирани развој.

Псеудолизогени циклус

Понекад је доступност хранљивих материја у медијуму лоша за нормално развијање и размножавање бактерија. У тим случајевима се верује да расположива ћелијска енергија није довољна да фагови произведу лизогенезу или лизу.

Због тога вируси тада улазе у псеудолизогени циклус. Међутим, овај циклус је још увек мало познат.

Лизогена конверзија

На крају, као продукт интеракције профага и бактерије, прва може изазвати појаву промена у фенотипу бактерије.

То се догађа углавном када бактерије домаћини нису део нормалног циклуса вируса. Овај феномен се назива лизогена конверзија.

Промене изазване у бактерији од стране ДНК профага повећавају биолошки успех домаћина. Повећавајући биолошки капацитет и успех преживљавања бактерија, вирус такође има користи.

Ова врста корисног односа за оба учесника може се класификовати као врста симбиозе. Међутим, мора се имати на уму да се вируси не сматрају живим бићима.

Главна корист коју добијају лизогенски трансформисане бактерије је његова заштита од напада других бактериофага. Конверзија лизогена такође може повећати патогеност бактерија у њиховим домаћинима.

Чак и непатогена бактерија може постати патогена претворбом лизогена. Ова промена у геному је трајна и наследна.

Фаготерапија

Фага терапија је терапија која се састоји од примене фага као контролног механизма за спречавање ширења патогених бактерија. Ова методологија за контролу бактерија први пут је кориштена 1919.

Том приликом је коришћен за лечење пацијента оболелог од дизентерије, чиме је добио потпуно повољан резултат. Фаге терапија се успешно користила почетком прошлог века.

Откривањем пеницилина, као и других супстанци са антибиотицима, фаго терапија је практично напуштена у западној Европи и на америчком континенту.

Неселективна употреба антибиотика омогућила је појаву бактеријских сојева мултирезистентних на антибиотике. Ове бактерије постају све чешће и отпорније.

Због тога у западном свету постоји ново интересовање за развој фаге терапије за контролу контаминације и бактеријских инфекција.

Предности фаго терапије

1) Раст фага настаје експоненцијално, временом повећавајући њихово деловање, антибиотици, напротив, временом губе ефекат услед метаболичког уништавања молекула.

2) Фагови имају могућност подвргавања мутација, што им омогућава да се боре против отпорности коју бактерије могу развити на њихов напад. С друге стране, антибиотици увек имају исти активни принцип, тако да када бактерије развију отпорност на такве активне принципе, антибиотици су бескорисни

3) Фагна терапија нема нуспојаве које могу бити штетне за пацијента.

4) Развој новог соја фага много је бржи и јефтинији поступак од откривања и развоја новог антибиотика.

5) Антибиотици не утичу само на патогене бактерије, већ и на друге потенцијално корисне. Фагови, с друге стране, могу бити специфични за врсте, тако да лечење против бактерија одговорних за инфекцију може бити ограничено, а да не утиче на друге микроорганизме.

6) Антибиотици не убијају све бактерије, према томе, преживеле бактерије могу пренијети генетску информацију која даје отпорност на антибиотик њиховим потомцима, стварајући тако резистентне сојеве. Лизогенетски бактериофаги убијају бактерије које заразе, смањујући могућност развоја резистентних сојева бактерија.

Референце

1. Л.-Ц. Фортиер, О. Секуловиц (2013). Важност профага за еволуцију и вируленцију бактеријских патогена. Вирулентност.
2. Е. Куттер, Д. Де Вос, Г. Гвасалиа, З. Алавидзе, Л. Гогокхиа, С. Кухл, СТ Абедон (2010). Фага терапија у клиничкој пракси: Лечење хуманих инфекција. Актуелна фармацеутска биотехнологија.
3. Лизогени циклус. На Википедији. Опоравак са ен.википедиа.орг.
4. Р. Миллер, М. Даи (2008). Допринос лизогеније, псеудолизогенезе и гладовања екологији фага. У: Степхен Т Абедон (едс) Екологија бактериофага: раст популације, еволуција и утицај бактеријских вируса. Университи Пресс, Цамбридге.
5. Ц. Прада-Пенаранда, АВ Холгуин-Морено, АФ Гонзалез-Барриос, МЈ Вивес-Флорез (2015). Фаге терапија, алтернатива за контролу бактеријских инфекција. Перспективе у Колумбији. Университас Сциентиарум.
6. М. Скурник, Е. Страуцх (2006). Фаге терапија: чињенице и фикција. Међународни часопис за медицинску микробиологију.