Wat zijn bacteriofagen, kenmerken en hoe gebeuren de lytische en lysogene cycli

Bacteriofagen, ook wel fagen genoemd, zijn een groep virussen die in bacteriële cellen kunnen infecteren en vermenigvuldigen en die, wanneer ze vertrekken, hun vernietiging bevordert.Daarom is het een reden voor onderzoek om nieuwe strategieën te ontwikkelen om infecties te bestrijden multi-resistent.

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 kan voorkomen, 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 minder cellen geëvolueerd, zoals bacteriën.

Bovendien zijn ze in staat om de immuunrespons van het lichaam te stimuleren, zodat ze niet inwerken op de micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor de goede werking van het organisme, het zogenaamde microbioom of microbiota, en hebben ze een hoge specificiteit met betrekking tot de 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, waaronder het menselijk lichaam, voorkomen, maar ze veroorzaken geen veranderingen of ziekten omdat ze geen specificiteit hebben voor prokaryote cellen, de cellen waaruit het lichaam bestaat. Andere kenmerken van de bacteriofaag zijn:

• Ze worden gevormd door een capside, een structuur gevormd door eiwitten die de functie heeft om het genetische materiaal van de bacteriofaag te beschermen;
• Ze kunnen verschillende soorten genetisch materiaal hebben, zoals dubbelstrengs DNA, enkelstrengs DNA of RNA;
• Behalve dat ze kunnen worden onderscheiden in termen van hun genetische samenstelling, kunnen bacteriofagen ook worden onderscheiden door de structuur van de 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, dat zijn bacteriële cellen.

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 gebeuren de lytische en lysogene cycli

Lytische en lysogene cycli hebben betrekking op het gedrag van bacteriofagen bij contact met de bacteriële cel. De lytische cyclus is een cyclus waarin, na injectie van het genetische materiaal van de bacteriofaag in de bacteriële cel, replicatie en vorming van nieuwe bacteriofagen plaatsvindt, die bij het verlaten de bacteriële cel vernietigen. Aan de andere kant wordt in de lysogene cyclus het genetische 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.

Bacteriofagen kunnen slechts één of beide cycli hebben. Over het algemeen verloopt de lytische cyclus als volgt:

1. Adsorptie: de bacteriofaag kleeft via de membraanreceptoren aan het membraan van de vatbare bacteriële cel;
2. Binnenkomst of penetratie: het genetische 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. Montage: nieuwe bacteriofagen worden gevormd en het gerepliceerde DNA wordt verpakt met behulp van de gesynthetiseerde eiwitten, waardoor de capside ontstaat;
5. Lise: de gevormde bacteriofaag verlaat de bacteriecel en bevordert de vernietiging ervan.

Aan de andere kant gebeurt de lysogene cyclus als volgt:

1. Adsorptie: de bacteriofaag adsorbeert aan het bacteriële membraan;
2. Invoer: het genetische materiaal van de bacteriofaag komt de bacteriële cel binnen;
3. Integratie: er is de integratie van het genetische 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 verdeling.

De profago is niet actief, dat wil zeggen dat zijn genen niet tot expressie worden gebracht en daarom niet resulteren in negatieve veranderingen aan de bacteriën en het is een volledig omkeerbaar proces.

Wat is faagtherapie

Faagtherapie, ook bekend als faagtherapie, is een type behandeling dat bacteriofagen gebruikt om bacteriële infecties te bestrijden, vooral die veroorzaakt door multi-resistente 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, wint het pas nu aan bekendheid in de literatuur door de toename van het aantal bacteriën dat niet reageert op conventionele antibioticabehandeling..

Ondanks dat het een gunstige techniek is, heeft faagtherapie enkele beperkingen. Elk type bacteriofaag is specifiek voor een bepaalde bacterie, dus deze fagen konden niet afzonderlijk worden gebruikt om infecties veroorzaakt door verschillende micro-organismen te bestrijden, maar in dit geval zou een "faagcocktail" kunnen worden geformuleerd volgens de micro-organismen die zijn geïdentificeerd als verantwoordelijk voor de infectie. Bovendien kunnen bacteriofagen, voornamelijk vanwege de lysogene cyclus, de overdracht van resistentiegenen naar de bacteriën bevorderen, waardoor de behandeling niet effectief is.