bakteriofágot olyan vírusok, amelyek megfertőzik a baktériumokat és szaporodnak a folyamatban. Minden baktériumhoz külön bakteriofág tartozik. A bakteriofágokat az orvostudományban és a géntechnikában használják.
Mik a bakteriofágok?
A bakteriofágok egy olyan víruscsoport, amely baktériumokat és archaeakat (elsődleges baktériumokat) fertőz meg. Ennek során tovább szaporodnak, megsemmisítve a baktériumot.
Minden baktériumhoz van egy speciális bakteriofág, amely a zárolás és a kulcs elvén alapul. A hagyományos meghatározás szerint a bakteriofágok, mint minden vírus, nem élő lények. Reprodukciójuk egy gazdaszervezettől függ. A gazdaszervezeten kívül nem zajlanak biokémiai folyamatok. A fágok erre a gazdaszervezet enzimeit használják.
A bakteriofágok csak DNS-ből vagy RNS-ből állnak, amelyeket egy fehérjebevonat vesz körül. A fágok túlnyomó többségének genetikai anyaga azonban a DNS.
A fágokat először 1917-ben a kanadai biológus, Félix Hubert d’Hérelle írta le. A különböző fágok szerkezete eltérő. Alapvetően a bakteriofágok több összetevőből állnak. A fő hangsúly az úgynevezett T-fágok szerkezetére irányult, amelyek az Escherichia coli baktériumot is megfertőzik.
A T-fágok egy többrétegű fejből állnak, amelyet egy nyakon keresztül egy hosszúkás befecskendező csatornához (befecskendező eszközhöz) csatlakoztatnak. A farokszállal és tüskékkel ellátott alaplap az injektáló eszköz alatt található. A fej kapszid, amely nukleinsavat tartalmaz. A kapszid, az injekciós csatorna és az alaplap fehérjéből készül. A farokrostok és a tüskék a fágnak a baktérium sejtfalához rögzítését szolgálják.
Előfordulás, eloszlás és tulajdonságok
A bakteriofágok univerzálisak. A tengervízben kb. 10-ből 30 bakteriofág van. Minden baktériumhoz van egy megfelelő fág is.
A bakteriofágok szaporodása öt fázisra osztható. Először, a fág egy adott sejtfal-receptoron abszorbeálódik. A farokszálak végei a cella felületéhez kapcsolódnak. A következő lépésben a fág injektálja a DNS-ét vagy RNS-ét a baktériumba. Az üres fehérjehéjak a baktériumok felületén maradnak. A harmadik fázist latencia fázisnak nevezzük, amelyben nem lehet fágokat detektálni. A több órán át tartó lappangási szakaszban megkezdődik a transzláció a vírus mRNS-ébe és a replikáció a vírus nukleinsavba. Az úgynevezett termelési szakaszban létrejönnek a vírusfehérjék. Ezután a következő érési szakaszban összeállítják az egyes víruskomponenseket. A vírustermelés befejezése után az átalakult baktériumsejt által termelt lizozim feloldja a baktériumot és felszabadítja a képződött fágokat.
Jelentés és funkció
Manapság a bakteriofágokat sok területen már széles körben használják. Különleges alkalmazási területek nyílnak meg az orvostudományban, a biológiában vagy a mezőgazdasági műszaki területeken. Az orvostudományban a bakteriofágokat a baktériumtörzsek kimutatására használják, mivel azok specifikusak bizonyos baktériumokkal szemben. Ezt az alkalmazási területet lizotípusnak nevezzük.
Jelenleg intenzív kutatásokat végeznek a baktériumok elleni küzdelemben, bakteriofágokat használva fertőzésekben. Ez a kutatási terület egyre fontosabbá válik, különösen az egyre növekvő számú antibiotikum-rezisztens baktériumtörzs hatására. A testben lévő fágok rossz stabilitása azonban problematikus. A szervezet saját fagocitái azonnal eliminálják őket.
Félix Hubert d’Hérelle már megfontolta ezt a lehetséges alkalmazást. Az antibiotikumok felfedezése és bevezetése után azonban a lehetséges alkalmazás kutatási eredményeit teljesen elfelejtették. A D'Hérelle által 1934-ben alapított Eliava Fágkutató Intézet azonban továbbra is fennáll Tbilisziben, Grúziában. A lengyel Wroclaw város Ludwik Hirszfeld Immunológiai és Kísérleti Terápiás Intézetével közösen ma végeznek kutatásokat az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok fágok alkalmazásával történő küzdelmének alternatív módszereiről.
A fágokat az élelmiszeriparban is sokféleképpen alkalmazzák. Például különféle fág spray-ket használnak sajt vagy kolbász csomagolására, hogy megvédjék őket a baktériumoktól.
A géntechnika szintén nagy alkalmazási terület. Például a fágokat ma már bizonyos gének vektorjaiként használják, és baktériumokba vezetik be. Ennek a módszernek az alkalmazásával az Escherichia coli inzulintermelő baktériumtörzsei állíthatók elő.
Ezek a vektorok egyre fontosabb szerepet játszanak más hatóanyagok előállításában is. Ezen felül néhányuk felhasználható a genetikai hibák leküzdésére.
Betegségek és betegségek
A bakteriofágok azonban nemcsak pozitív hatásokat mutatnak. Néhány súlyos fertőző betegség csak fágok segítségével bontakozik ki. A diftéria kialakulását a Corynebacterium diphtheriae baktérium váltja ki. A betegség azonban csak akkor bontakozik ki, ha a Corynebacterium diphtheriae-t egyidejűleg bakteriofágokkal is megfertőzik. A fágokkal való fertőzés után ezek a baktériumok a jellegzetes toxint termelik, amely súlyos, néha életveszélyes tüneteket okoz.
A betegség olyan tünetekkel kezdődik, mint a nyelési nehézség, fáradtság, émelygés és hasi fájdalom. A mandula fehér bevonattal rendelkezik, amelynek kellemetlen illata van, édes. Gyakran vannak olyan szövődmények, mint a tüdőgyulladás vagy a szívizomgyulladás, amelyek végzetes lehet.
Egy másik bakteriofág által okozott betegség a skarlát. A skarlátot bakteriofágokkal fertőzött streptococcusok okozzák. Ennek a fertőzésnek a következményeként a baktériumok egy különösen álmos toxint termelnek. Súlyos tünetek vannak hidegrázás, láz, hányás és torokfájás. Először a nyelv fehér, de néhány nap múlva málnavörösre vált. Kiütés is előfordulhat. Ha a baktériumot nem fertőzték meg bakteriofágdal, akkor csak ártalmatlan mandulagyulladáshoz vezetne.
A kolerat a Vibrio cholerae néven ismert bakteriofágokkal fertőzött baktérium okozza.
