Bakteriofág (vírus, ktorý infikuje baktérie)

Bakteriofág je vírus, ktorý infikuje baktérie. bakteriofágy, prvýkrát objavené okolo roku 1915, zohrávali vo vírusovej biológii jedinečnú úlohu. Sú to pravdepodobne najlepšie pochopené vírusy, ich štruktúra však môže byť mimoriadne zložitá. Bakteriofág je v podstate vírus pozostávajúci z DNA alebo RNA, ktorý je uzavretý v proteínovom obale. Proteínový obal alebo kapsid chráni vírusový genóm. Niektoré bakteriofágy, ako napríklad bakteriofág T4, ktorý infikuje E.coli, majú tiež proteínový chvost zložený z vlákien, ktoré pomáhajú priložiť vírus k hostiteľovi. Použitie bakteriofágov zohralo významnú úlohu pri objasňovaní toho, že vírusy majú dva primárne životné cykly: lytický cyklus a lysogénny cyklus.

Vírusy, ktoré zabíjajú infikovanú hostiteľskú bunku, sa považujú za virulentné. DNA týchto vírusov sa reprodukuje lytickým cyklom. V tomto cykle sa bakteriofág naviaže na bakteriálnu bunkovú stenu a vstrekne svoju DNA do hostiteľa. Vírusová DNA sa replikuje a riadi konštrukciu a zostavenie vírusovej DNA a ďalších vírusových častí. Po zostavení novovytvorené vírusy pokračujú v raste počtu a otvárajú sa alebo lýzujú svoju hostiteľskú bunku. Lýza vedie k zničeniu hostiteľa. Celý cyklus môže byť ukončený za 20 - 30 minút v závislosti od rôznych faktorov, ako je teplota. Reprodukcia fágov je oveľa rýchlejšia ako typická bakteriálna reprodukcia, takže celé kolónie baktérií sa môžu veľmi rýchlo zničiť.

Mírne vírusy sú tie, ktoré sa rozmnožujú bez toho, aby zabíjali svoju hostiteľskú bunku. Mírne vírusy sa rozmnožujú cez lysogénny cyklus a vstúpiť do spiaceho stavu. V lysogénnom cykle sa vírusová DNA vkladá do bakteriálneho chromozómu pomocou genetickej rekombinácie. Po vložení je vírusový genóm známy ako proroctvo. Keď sa hostiteľská baktéria rozmnožuje, prorágový genóm sa replikuje a prenesie do každej bakteriálnej dcérskej bunky. Hostiteľská bunka, ktorá nesie profágy, má potenciál lýzy, preto sa nazýva lysogénna bunka. Za stresujúcich podmienok alebo iných spúšťačov sa môže profágium zmeniť z lysogénneho cyklu na lytický cyklus na rýchlu reprodukciu vírusových častíc. To vedie k lýze bakteriálnej bunky. Vírusy, ktoré infikujú zvieratá, sa môžu tiež reprodukovať prostredníctvom lyzogénneho cyklu. Napríklad herpes vírus po infekcii najskôr vstupuje do lytického cyklu a potom prechádza do lysogénneho cyklu. Vírus vstupuje do latentného obdobia a môže zostať v tkanive nervovej sústavy mesiace alebo roky bez toho, aby sa stal virulentným. Po spustení vírus vstúpi do lytického cyklu a vytvorí nové vírusy.

Bakteriofágy môžu tiež vykazovať životný cyklus, ktorý sa trochu líši od lytických aj lyzogénnych cyklov. V pseudolysogénnom cykle sa vírusová DNA nereplikuje (ako v lytickom cykle) ani sa nevloží do bakteriálneho genómu (ako v lysogénnom cykle). Tento cyklus sa zvyčajne vyskytuje, keď nie je k dispozícii dostatok živín na podporu bakteriálny rast. Vírusový genóm sa stáva známym ako preprophage ktorý sa v bakteriálnej bunke nereplikuje. Keď sa hladiny živín vrátia do dostatočného stavu, môže preprofág buď vstúpiť do lytického alebo lysogénneho cyklu.