Prophage yra pavadinimas, nurodantis vidutinio klimato bakteriofagų fago DNR, kai jis yra bakterijų-šeimininkų ląstelėje. Bakteriofagus atrado Félixas Hubertas d'Hérelle'as 1917 m. Jie yra virusai kad prisitaikė prie specifinių bakterijos. Vėlesni tyrimai atskyrė lytinį fagą su dideliu virulentiškumu ir vidutinio klimato fagą su tyliuoju propage ir lizogeniniu ciklu.
Kas yra pranašai?
Vidutinio klimato bakteriofago pranašas gali būti ląstelės-šeimininkės plazmidė arba integruota į bakterijos DNR. Tam vidutinio klimato fagas turi atlikti lizogeninį ciklą, suleidus fago DNR. Skiriamas lizinis ciklas ir lizogeninis ciklas. Nors suleidus genetinę medžiagą, lizinis ciklas sukelia greitą ląstelės-šeimininkės replikaciją ir vėlesnę lizę, lizogeniniame cikle fago repressoriniai genai įšvirkščiami į ląstelę-šeimininką, kad būtų slopinamas lizinis ciklas, ty greitas ląstelė. Vidutinio klimato fagas gali persijungti tarp lizinio ir lizogeninio ciklo, priklausomai nuo aplinkos būklė pateikti. Lytinis ciklas reiškia įprastą fago genų požiūrį ląstelėje-šeimininkėje. Po viruso DNR injekcijos ląstelė-šeimininkė greitai replikuojasi. Po kapsidės ir uodegos pluošto baltymai buvo pakartoti be viruso DNR ir iš atskirų dalių buvo surinkta daugybė naujų virusinių dalelių, ląstelės-šeimininkės ląstelės sienelę suardo lizocimas. Tirpstant ląstelės sienelę, išsiskiria nauji fagai ir jie dabar gali suleisti savo DNR į kitas bakterijų ląsteles. Šis procesas baigtas maždaug per valandą. Dėl didelio naujų virusinių dalelių skaičiaus šis procesas vadinamas „virulentine forma“. Kadangi ląstelės-šeimininko siena yra sunaikinta lizocimas, vartojamas terminas „lytinis ciklas“. Vidutinio klimato fage nebūtinai pasireiškia greita ląstelės-šeimininko replikacija ir vėlesnė lizė. Priklausomai nuo esamų aplinkos veiksniai, vidutinio klimato fagas gali pakaitomis palaikyti litinį ir lizogeninį ciklus. Litinis ciklas gali būti nuslopintas injekuojant represorinius genus, o lizogeninis ciklas gali prasidėti neribotą laiką. Lizogeniniame cikle fago genetinė medžiaga yra įterpiama į gemalo genetinę medžiagą ir čia gali išlikti neribotą laiką. Švirkščiama genetinė medžiaga vadinama „nejudančia“ ir apibrėžiama kaip „pranašas“. Profagas gali būti kaip plazmidė ląstelės-šeimininkės citoplazmoje arba būti integruotas į genetinę bakterijos medžiagą. Virusinės genetinės medžiagos integravimui reikalinga aukšta specializacija. Vidutinio klimato fagų genetinę medžiagą galima prijungti tik prie konkrečių bakterijų DNR padėčių. Priešingai, atskirų vidutinio klimato fagų padermių genetinę medžiagą visada galima nustatyti tose pačiose bakterijų genomo vietose. Dėl sėkmingos adaptacijos, propagai tampa bakterijų ląstelių dalijimosi naudos gavėjais. Per ląstelės-šeimininkės mitozės dalijimosi procesą viruso genomas perduodamas. Tolesnis perdavimas kitiems bakterijos gali atsirasti konjugacijos būdu. Taigi profagai gali plisti per visas bakterijų padermes įvairiais perdavimo būdais. Poveikis aplinkai, pvz., UV spinduliai ar tam tikros cheminės medžiagos, gali sukelti pranašumų grįžimą į litinį ciklą ir agresyvaus pakartojimo siekimą. Be to, pranašas taip pat naudojasi ląstelės šeimininkės transkripcijos procesais: suleisti fago represoriaus genai tam tikrais atvejais pripažįstami DNR pažeidimais. fermentai (enzimai) bakterijos ir suyra. Repressorinių genų degradacija ląstelėje šeimininkėje turi savidestruktyvų poveikį. Lytinis ciklas dabar nebegali būti slopinamas, o propagas persijungia iš lizogeninės būsenos į agresyvią replikaciją, kuri baigiasi vėlesniu bakterijos ląstelių sienelės ištirpimu.
Pasireiškimas, paplitimas ir savybės
Fagai yra labai specializuoti virusai kurie prisitaikė prie atskirų bakterijų padermių. Taigi ne kiekvienas bakteriofagas gali patekti į kiekvieną bakteriją. Dauginti be specifinės ląstelės-šeimininko bakteriofagas neįmanomas. Stipri specializacija lemia tai, kad bakteriofagai yra tame pačiame reljefe, kaip ir jų ląstelės šeimininkai. Tas pats pasakytina ir apie profagus. Kadangi profagai nėra įprasti virusai ir tik pateikdami save kaip virusinę genetinę medžiagą priimančiajame organizme, jų negalima rasti už paskirtų ląstelių, nebent pagal apibrėžimą. Be to, reikia paminėti, kad bakteriofagai turi daugybę (10 iki 30 galios) jūros vanduo atskirai, taigi fagų yra daugiau nei gyvų organizmų visoje planetoje. Tai skiriasi nuo nykstamai mažo devyniolikos oficialiai ištirtų bakteriofagų skaičiaus, todėl sunku tiksliai pasakyti apie jų atsiradimą.
Reikšmė ir funkcija
Fagas terapija buvo sukurta 1920-aisiais ir iki šiol sėkmingai naudojama Rytų Europoje kovojant su įvairiais užkrečiamos ligos. Fago pranašumai terapija yra akivaizdūs: bakteriofagai pažeidžia tik atskirus štamus bakterijos o antibiotikai turi bendrą žalingą poveikį organizmo bakterijoms. Atradimas penicilinas ketvirtajame dešimtmetyje sukėlė didžiulį antibiotikas naudojimas Vakaruose ir dėl to nutraukiamas fagų tyrimas. Vėliau susikaupė daugybė antibiotikas pasipriešinimas savo ruožtu sukėlė didesnį susidomėjimą bakteriofagais 1990 m. Tačiau fagų dėmesio centre terapija yra ant bakteriofagų, turinčių agresyvų virulentiškumą ir išimtinai lytinį ciklą, o vidutinio klimato bakteriofagai ir propagai iki šiol vaidino tik nedidelį vaidmenį.
Ligos ir negalavimai
keletas patogenai savo virulentiškumą gali nustatyti tik per simbiozę su pranašais. Clostridium botulinum gali sukelti baimę botulino toksinas tik integruoto fago DNR pagalba. Streptococcus pyogenai gali sukelti tik Scarlet karščiavimas kartu su pranašo DNR. Vibrio cholerae gamina choleros tik per specialius pranašus. Tai taip pat parodo fagų svarbą žmonių medicinai. Visos bakterijų padermės gali prarasti savo patogeninį potencialą, jei būtų galima specialiai pašalinti atsakingus profilius.
