Prophage je názov pre fágovú DNA miernych bakteriofágov, ak je prítomný v bakteriálnej hostiteľskej bunke. Bakteriofágy objavil Félix Hubert d'Hérelle v roku 1917. Sú vírusy ktoré sa prispôsobili konkrétnym baktérie. Neskorší výskum rozlišoval medzi lytickým fágom s vysokou virulenciou a miernym fágom s tichým profágom a lyzogénnym cyklom.
Čo sú proroci?
Profág mierneho bakteriofága môže byť prítomný ako plazmid v hostiteľskej bunke alebo integrovaný do bakteriálnej DNA. Preto musí mierny fág po injekcii fágovej DNA prijať lyzogénny cyklus. Rozlišuje sa medzi lytickým cyklom a lyzogénnym cyklom. Zatiaľ čo lytický cyklus spôsobuje po injekcii genetického materiálu rýchlu replikáciu a následnú lýzu hostiteľskej bunky, v lyzogénnom cykle sa do hostiteľskej bunky injikujú represorové gény fága, aby sa potlačil lytický cyklus, tj. Rýchle rozpustenie bunka. Mierny fág môže prepínať medzi lytickým a lyzogénnym cyklom v závislosti od prostredia stav prítomný. Lytický cyklus sa týka konvenčného prístupu fágových génov v hostiteľskej bunke. Po injekcii vírusovej DNA dochádza v hostiteľskej bunke k rýchlej replikácii. Po kapside a chvostovom vlákne proteíny okrem vírusovej DNA sa replikovali a z jednotlivých častí sa zhromaždilo množstvo nových vírusových častíc, bunková stena hostiteľskej bunky sa rozpadla lyzozým. Rozpustenie bunkovej steny uvoľní nové fágy a tieto môžu teraz injikovať svoju DNA do ďalších bakteriálnych buniek. Tento proces je dokončený asi za jednu hodinu. Kvôli vysokému počtu nových vírusových častíc sa tento proces nazýva „virulentná forma“. Pretože bunková stena hostiteľa je zničená lyzozým, sa používa termín „lytický cyklus“. V temperovanom fágu nemusí rýchla replikácia a následná lýza hostiteľskej bunky nevyhnutne platiť. Podľa existujúceho faktory životného prostrediamôže temperovaný fág striedať lytické a lyzogénne cykly. Lytický cyklus je možné potlačiť injekciou represorových génov a lyzogénny cyklus sa môže začať donekonečna. V lyzogénnom cykle je genetický materiál fága vložený do genetického materiálu zárodku a môže tu pretrvávať neurčitý čas. Injikovaný genetický materiál sa označuje ako „stále“ a je definovaný ako „prorok“. Prophage môže prebývať ako plazmid v cytoplazme hostiteľskej bunky alebo môže byť integrovaný do genetického materiálu baktérie. Integrácia vírusového genetického materiálu si vyžaduje vysoký stupeň špecializácie. Genetický materiál miernych fágov sa môže pripojiť iba k špecifickým pozíciám bakteriálnej DNA. Naopak, genetický materiál jednotlivých kmeňov mierneho fága možno vždy identifikovať na rovnakých pozíciách bakteriálneho genómu. Vďaka úspešnej adaptácii sa proroci stali príjemcami bakteriálneho bunkového delenia. Počas procesu delenia mitózy hostiteľskej bunky sa prenáša vírusový genóm. Ďalší prenos do iných baktérie môže nastať konjugáciou. Profágy sa tak môžu šíriť cez celé bakteriálne kmene rôznymi prenosovými cestami. Vplyvy prostredia, ako je UV svetlo alebo určité chemikálie, môžu spôsobiť, že sa prorok prepne späť do lytického cyklu a bude hľadať agresívnu replikáciu. Prophage ďalej využíva výhody transkripčných procesov hostiteľskej bunky: Injikované represorové gény fágu sú rozpoznané ako poškodenie DNA určitými enzýmy baktérie a degradovaný. Degradácia represorových génov má v hostiteľskej bunke sebadeštruktívny účinok. Lytický cyklus už nie je možné potlačiť a prorok prechádza z lyzogénneho stavu do agresívnej replikácie, ktorá končí následným rozpustením bakteriálnej bunkovej steny.
Výskyt, distribúcia a vlastnosti
Fágy sú vysoko špecializované vírusy ktoré sa prispôsobili jednotlivým bakteriálnym kmeňom. Teda nie každý bakteriofág môže mať prístup ku každej baktérii. Šírenie bez špecifickej hostiteľskej bunky nie je pre bakteriofág možné. Silná špecializácia vedie k skutočnosti, že bakteriofágy sa nachádzajú v rovnakom teréne ako ich hostiteľské bunky. To isté platí v ešte väčšej miere pre prorokov. Pretože proroci nie sú konvenční vírusy a iba sa prezentujú ako vírusový genetický materiál v hostiteľskom organizme, nemožno ich nájsť mimo pridelených buniek, iba ak z definície. Ďalej je potrebné spomenúť, že bakteriofágy majú počet (10 až 30) v morská voda sám, a teda na celej planéte existuje viac fágov ako živých organizmov. Toto kontrastuje s mizivo malým počtom devätnástich oficiálne skúmaných bakteriofágov, čo sťažuje presné vyjadrenie o ich výskyte.
Dôležitosť a funkcia
FAG terapie bol vyvinutý v 1920. rokoch XNUMX. storočia a dodnes sa úspešne používa vo východnej Európe na boj proti rôznym infekčné choroby. Výhody fágu terapie sú zrejmé: bakteriofágy poškodzujú iba jednotlivé kmene baktérie zatiaľ čo antibiotiká majú všeobecný škodlivý účinok na baktérie v tele. Objav penicilín v 1940. rokoch viedli k masívnym antibiotikum použitie na Západe a v dôsledku toho zastavenie výskumu fágov. Následné hromadenie mnohých antibiotikum rezistencie následne v 1990. rokoch vyvolali zvýšený záujem o bakteriofágy. Avšak zameranie fága terapie je na bakteriofágoch s agresívnou virulenciou a výlučne lytickým cyklom, zatiaľ čo mierne bakteriofágy a profágy hrajú do dnešného dňa iba malú úlohu.
Choroby a choroby
Niečo patogény môžu dosiahnuť svoju virulenciu iba prostredníctvom symbiózy s prorokmi. Clostridium botulinum môže spôsobiť obavu botulotoxín iba pomocou integrovanej fágovej DNA. Streptococcus pyogény môžu iba spôsobiť purpur horúčka v kombinácii s profágovou DNA. Vibrio cholerae produkuje cholera iba prostredníctvom zvláštnych prorokov. To tiež ukazuje význam fágov pre humánnu medicínu. Celé bakteriálne kmene by mohli stratiť svoj patogénny potenciál, ak by bolo možné špecificky vylúčiť zodpovedné profágy.
