bakteriofag

bakteriofag är virus som infekterar bakterier och multiplicerar i processen. Det finns också en specifik bakteriofag för varje bakterie. Bakteriofager används inom medicin och genteknik.

Vad är bakteriofager?

Bakteriofager är en grupp virus som infekterar bakterier och archaea (primordiala bakterier). På så sätt fortsätter de att föröka sig och förstör bakterien.

För varje bakterie finns en specifik bakteriofag baserad på lås- och nyckelprincipen. Enligt den traditionella definitionen är bakteriofager, liksom alla virus, inte levande varelser. De är beroende av en värd för deras reproduktion. Inga biokemiska processer äger rum utanför värden. Fagerna använder värdens enzymer för detta.

Bakteriofager består endast av DNA eller RNA, som är omgivna av en proteinbeläggning. De allra flesta fager har dock DNA som genetiskt material.

Fager beskrevs först 1917 av den kanadensiska biologen Félix Hubert d’Hérelle. Strukturen för de olika faserna är olika. I grund och botten består bakteriofager av flera komponenter. Huvudfokuset låg på strukturen för de så kallade T-faserna, som också infekterar Escherichia coli-bakterien.

T-fagerna består av ett polyhedralhuvud som är anslutet till en långsträckt injektionskanal (injektionsanordning) via en hals. Basplattan med svansfiber och spikar är placerad under injektionsanordningen. Huvudet är en kapsel som innehåller nukleinsyra. Kapsiden, injektionskanalen och basplattan är tillverkade av protein. Svansfibrer och spikar tjänar till att förankra fagen till cellväggen i bakterien.

Händelse, distribution och egenskaper

Bakteriofager är universella. Det finns cirka 10 till kraften av 30 bakteriofager i havsvatten. Det finns också en motsvarande fag för varje bakterie.

Multiplikationen av bakteriofager kan delas in i fem faser. Först absorberas fagen på en specifik cellväggreceptor. Ändarna på svängtrådarna fäster vid cellytan. I nästa steg injicerar fagen sitt DNA eller RNA i bakterien. De tomma proteinskalorna förblir på bakterieytan. Den tredje fasen kallas latensfasen, i vilken inga fag kan upptäckas. Under latensfasen som varar i flera timmar börjar translation till viralt mRNA och replikering till viral nukleinsyra. I den så kallade produktionsfasen skapas de virala proteinerna. Sedan, i den efterföljande mognadsfasen, består de enskilda viruskomponenterna. Efter att virusproduktionen är klar, löser ett lysozym som produceras av den konverterade bakteriecellen bakterien och frisätter de producerade fagerna.

Betydelse & funktion

Idag används bakteriofager redan i många områden. Särskilda tillämpningsområden öppnar sig inom medicin, biologi eller jordbruksteknik. Inom medicinen används bakteriofager för att upptäcka bakteriestammar på grund av deras specificitet för vissa bakterier. Detta användningsområde kallas lysotyp.

Intensiv forskning bedrivs för närvarande för att bekämpa bakterier med bakteriofager vid infektioner. Detta forskningsområde blir allt viktigare, särskilt under påverkan av det ständigt ökande antalet antibiotikaresistenta bakteriestammar. Emellertid är den dåliga stabiliteten hos fagerna i kroppen problematisk. De elimineras omedelbart av kroppens egna fagocyter.

Félix Hubert d’Hérelle har redan övervägt denna möjliga ansökan. Efter upptäckten och införandet av antibiotika glömdes emellertid forskningsresultaten för denna möjliga applikation helt. Eliava Institute for Phage Research grundades av D’Hérelle 1934 men finns fortfarande i Tbilisi, Georgien. Tillsammans med Ludwik Hirszfeld Institute for Immunology and Experimental Therapy från Wroclaw, Polen, bedrivs nu forskning på alternativa metoder för att bekämpa antibiotikaresistenta bakterier med fager.

Fager används också på många olika sätt inom livsmedelsindustrin. Exempelvis används olika fagsprej vid förpackning av ost eller korv för att skydda dem från bakterier.

Genetik är också ett stort användningsområde. Till exempel används nu fager som vektorer för vissa gener och införs i bakterier. Med hjälp av denna metod kan insulinproducerande bakteriestammar av Escherichia coli genereras.

Dessa vektorer blir också allt viktigare för produktion av andra aktiva ämnen. Dessutom kan några av dem användas för att bekämpa genetiska defekter.

Sjukdomar och sjukdomar

Men bakteriofager visar inte bara positiva effekter. Vissa allvarliga infektionssjukdomar bryter bara ut med hjälp av fager. Difteri utlöses av bakterien Corynebacterium diphtheriae. Sjukdomen kan dock bara bryta ut om Corynebacterium diphtheriae samtidigt infekteras med bakteriofager. Efter infektion med fager producerar dessa bakterier det karakteristiska toxinet som orsakar allvarliga, ibland livstruande symtom.

Sjukdomen börjar med tecken som svårigheter att svälja, trötthet, illamående och buksmärta. Det finns en vit beläggning på mandlarna som luktar dåligt, sött. Ofta finns det komplikationer som lunginflammation eller myokardit, vilket kan vara dödligt.

En annan sjukdom orsakad av bakteriofager är skarlagnsfeber. Scarletfeber orsakas av streptokocker infekterade med bakteriofager. Som ett resultat av denna infektion producerar bakterierna ett särskilt lumskt toxin. Det finns allvarliga symtom med frossa, feber, kräkningar och ont i halsen. Först är tungan vit, men efter några dagar blir den hallonröd. Ett utslag uppstår också. Om bakterien inte infekterades med bakteriofag, skulle den bara leda till ofarlig tonsillit.

Kolera orsakas också av en bakterie infekterad med bakteriofager som kallas Vibrio cholerae.