Prophage - Prophage
Profág je bakteriofág (často se zkrátil k „fágu“) genomu vložen a integrovány do kruhové bakteriální DNA chromozomu nebo existuje jako extrachromozomální plasmidu . Jedná se o latentní formu fága, ve které jsou virové geny přítomny v bakterii, aniž by došlo k narušení bakteriální buňky . Pro znamená „před“, takže profág znamená stádium viru ve formě genomu vloženého do hostitelské DNA před aktivací uvnitř hostitele.
Pozadí
Prophages jsou schopni dělat mnoho věcí v rámci svých příslušných bakteriálních kmenů. Prophages mohou zvýšit potenciál virulence bakteriálních kmenů u lidí i rostlinných patogenů a také zvýšit schopnost bakterií přežít v drsném prostředí. Patogeny se dokázaly přizpůsobit a prospívat v celé řadě prostředí. Některé anaerobní patogeny, jako Clostridium perfringens a Clostridium difficile, existují ve střevech a nejsou schopny přežít v místech s velkým množstvím kyslíku po delší dobu. Ještě další mohou pobývat v půdě, jako je B. anthracis , zatímco patogeny jako C. difficile mohou dokonce přežít ve velmi sterilních nemocničních podmínkách. Prophages mohou těmto bakteriím poskytnout jak mechanismy rezistence, tak metabolické výhody, které dávají hostitelské buňce nejlepší šanci na přežití. někdy dokonce úplně mění bakteriální genom.
Indukce Prophage
Po detekci poškození hostitelské buňky ultrafialovým zářením nebo některými chemikáliemi je profág vyříznut z bakteriálního chromozomu v procesu zvaném profágová indukce. Po indukci začíná virová replikace prostřednictvím lytického cyklu . V lytickém cyklu virus ovládá reprodukční aparát buňky. Buňka se může naplnit novými viry, dokud nelyzuje nebo nepraskne, nebo může uvolňovat nové viry jeden po druhém v exocytotickém procesu. Období od infekce po lýzu se nazývá latentní období. Virus po lytickém cyklu se nazývá virulentní virus. Proroci jsou důležitými činiteli horizontálního přenosu genů a jsou považováni za součást mobilomu . Všechny rodiny bakteriálních virů, které mají kruhové (jednovláknové nebo dvouvláknové) DNA genomy nebo replikují své genomy replikací kruhového kruhu (např. Caudovirales ), mají mírné členy.
Zygotická indukce
K zygotické indukci dochází, když bakteriální buňka nesoucí DNA bakteriálního viru přenáší vlastní DNA spolu s virovou DNA (profágem) do nové hostitelské buňky. To má za následek, že se hostitelská buňka rozpadne. DNA bakteriální buňky je před vstupem do buňky umlčena represorovým proteinem, který je kódován profágem. Po přenosu DNA bakteriální buňky do hostitelské buňky již není represorový protein kódován a původní DNA bakteriální buňky je poté zapnuta v hostitelské buňce. Tento mechanismus nakonec povede k uvolnění viru, když se hostitelská buňka rozdělí a virová DNA se může šířit. Tento nový objev poskytl klíčové poznatky o bakteriální konjugaci a přispěl k modelu rané represe genové regulace, který poskytl vysvětlení, jak jsou negativně regulovány geny lac operonu a λ bakteriofága .
Reaphage reaktivace
Bakteriofág λ je schopen podstoupit typ rekombinační opravy nazvaný profágová reaktivace. Reaktivace profága může nastat rekombinací mezi chromozomem infikujícím fágem λ poškozeným UV zářením a homologním fágovým genomem integrovaným do bakteriální DNA a existujícím ve profágovém stavu. Reaktivace profága v případě fága λ se jeví jako přesný proces rekombinační opravy, který je zprostředkován genovými produkty recA + a red +.
Aplikace
Proroci mohou vědcům hodně říci o vztahu mezi bakterií a hostitelem. Díky údajům z více nepatogenních bakterií budou vědci schopni shromáždit důkazy o tom, zda profágové přispívají k hodnotě přežití hostitele. Prophage genomika má potenciál vést k ekologickým adaptacím vztahů mezi bakteriemi. Další důležitou oblastí zájmu je kontrola profágové genové exprese, přičemž mnoho lysogenních konverzních genů ( genová konverze ) je přísně regulováno. Tento proces je schopen přeměnit nepatogenní bakterie na patogenní bakterie, které nyní mohou produkovat škodlivé toxiny, například při stafylokokových infekcích . Vzhledem k tomu, že konkrétní mechanismy Prophage nejsou dosud podrobně popsány, mohl by tento výzkum poskytnout komunitě tento nástroj pro budoucí výzkum.
Ekonomický dopad
Exotoxiny kódované profágy způsobují patogenní výsledky v zemědělství a akvakultuře .