Prophage je název dán fágové DNA temperovaných bakteriofágů, pokud je přítomna v bakteriální hostitelské buňce. Bakteriofágy objevil Félix Hubert d'Hérelle v roce 1917. Jsou viry které se přizpůsobily konkrétním bakterie. Pozdější výzkum rozlišoval mezi lytickým fágem s vysokou virulencí a mírným fágem s tichým profágem a lysogenním cyklem.
Co jsou proroci?
Profág mírného bakteriofága může být přítomen jako plazmid v hostitelské buňce nebo integrován do bakteriální DNA. K tomu musí mírný fág přijmout lysogenní cyklus po injekci fágové DNA. Rozlišuje se mezi lytickým cyklem a lysogenním cyklem. Zatímco lytický cyklus způsobuje rychlou replikaci a následnou lýzu hostitelské buňky po injekci genetického materiálu, v lysogenním cyklu jsou do hostitelské buňky injikovány represorové geny fága, aby potlačily lytický cyklus, tj. Rychlé rozpuštění buňka. Mírný fág může přepínat mezi lytickým a lysogenním cyklem v závislosti na prostředí stav současnost, dárek. Lytický cyklus se týká konvenčního přístupu fágových genů v hostitelské buňce. Po injekci virové DNA dochází v hostitelské buňce k rychlé replikaci. Po kapsidové a ocasní vláknině Proteinů byly replikovány navíc k virové DNA a z jednotlivých částí bylo shromážděno mnoho nových virových částic, buněčná stěna hostitelské buňky se rozpadla lysozym. Rozpuštění buněčné stěny uvolňuje nové fágy a mohou nyní injikovat svou DNA do dalších bakteriálních buněk. Tento proces je dokončen přibližně za hodinu. Vzhledem k vysokému počtu nových virových částic se tento proces nazývá „virulentní forma“. Protože hostitelská buněčná stěna je zničena lysozym, je použit termín „lytický cyklus“. U temperovaného fága nemusí nutně vstoupit v úvahu rychlá replikace a následná lýza hostitelské buňky. V závislosti na existujícím faktory životního prostředímírný fág může střídat lytické a lysogenní cykly. Lytický cyklus lze potlačit injekcí represorových genů a lysogenní cyklus může začít neomezeně dlouho. V lysogenním cyklu je genetický materiál fága vložen do genetického materiálu zárodku a může zde přetrvávat po neomezenou dobu. Injikovaný genetický materiál je označován jako „stále“ a je definován jako „prophage“. Prophage může spočívat jako plazmid v cytoplazmě hostitelské buňky nebo může být integrován do genetického materiálu bakterie. Integrace virového genetického materiálu vyžaduje vysoký stupeň specializace. Genetický materiál mírných fágů lze připojit pouze ke specifickým pozicím bakteriální DNA. Naopak, genetický materiál jednotlivých kmenů mírného fága lze vždy identifikovat na stejných pozicích bakteriálního genomu. Díky úspěšné adaptaci se proroci stali příjemci bakteriálního buněčného dělení. Během procesu dělení mitózy hostitelských buněk se přenáší virový genom. Další přenos do jiných bakterie může nastat konjugací. Prophages se tak mohou šířit skrz celé bakteriální kmeny různými přenosovými cestami. Vlivy prostředí, jako je UV světlo nebo určité chemikálie, mohou způsobit, že se prorok přepne zpět do lytického cyklu a hledá agresivní replikaci. Prophage dále využívá výhod transkripčních procesů hostitelské buňky: Injikované represorové geny fága jsou rozpoznány jako poškození DNA určitými enzymy bakterie a degradován. Degradace represorových genů má v hostitelské buňce sebezničující účinek. Lytický cyklus již nelze potlačit a profág přechází z lysogenního stavu do agresivní replikace, která končí následným rozpuštěním bakteriální buněčné stěny.
Výskyt, distribuce a vlastnosti
Fágy jsou vysoce specializované viry které se přizpůsobily jednotlivým bakteriálním kmenům. Ne každý bakteriofág tedy může přistupovat ke každé bakterii. Propagace bez specifické hostitelské buňky není pro bakteriofág možná. Silná specializace vede k tomu, že bakteriofágy se nacházejí ve stejném terénu jako jejich hostitelské buňky. Totéž platí v ještě větší míře pro proroky, protože proroci nejsou konvenční viry a pouze se prezentují jako virový genetický materiál v hostitelském organismu, nelze je najít mimo přiřazené buňky, byť jen z definice. Kromě toho je třeba zmínit, že bakteriofágy mají počet (10 až 30) v mořská voda sám, a tak je na celé planetě více fágů než živých organismů. To kontrastuje s mizivě malým počtem devatenácti oficiálně prozkoumaných bakteriofágů, což ztěžuje přesné vyjádření jejich výskytu.
Význam a funkce
Fág terapie byl vyvinut ve 1920. letech XNUMX. století a ve východní Evropě se stále úspěšně používá k boji proti různým infekční choroby. Výhody fágu terapie jsou zřejmé: bakteriofágy poškozují pouze jednotlivé kmeny bakterie zatímco antibiotika mají obecný škodlivý účinek na bakterie těla. Objev penicilin ve 1940. letech XNUMX. století vedlo k masivním antibiotikum používání na Západě a v důsledku toho zastavení fágového výzkumu. Následné hromadění mnoha antibiotikum odpory zase vyvolaly zvýšený zájem o bakteriofágy v 1990. letech. Zaměření fágu terapie je na bakteriofágech s agresivní virulencí a výlučně lytickým cyklem, zatímco mírné bakteriofágy a profágy dosud hrály jen malou roli.
Nemoci a nemoci
Někteří Patogenů mohou svou virulenci prokázat pouze prostřednictvím symbiózy s proroky. Clostridium botulinum může produkovat obávané botulotoxin pouze pomocí integrované fágové DNA. Streptococcus pyogenes může pouze způsobit šarlatový horečka v kombinaci s profágovou DNA. Vibrio cholerae produkuje cholera pouze prostřednictvím zvláštních proroků. To také ukazuje důležitost fágů pro humánní medicínu. Celé bakteriální kmeny by mohly ztratit svůj patogenní potenciál, pokud by bylo možné specificky eliminovat odpovědné profágy.
