Вирусы бактерий (бактериофаги, или фаги) (продолжение...)

Сборка фаговых частиц, или морфогенез, заключается в заполнении фаговой ДНК пустотелых капсидов головки. Выход зрелых фагов из бактериальной клетки происходит путем «взрыва», во время которого зараженные бактерии лизируются. Лизис происходит при участии фагового лизоцима либо без его. Некоторые ДНК-содержащие нитчатые фаги (например, фаг fd) вевобождаются из клетки путем «просачивания» ДНК через цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку бактерии, во время которого они приобретают капсиды. Бактериальная клетка при этом сохраняет свою жизнеспособность.

Лизогения

Наряду с описанным продуктивным типом взаимодействия бактериального вируса с клеткой хозяина, заканчивающегося образованием фагового потомства и лизисом бактерий, это взаимодействие может происходить по интегративному типу. Фаги, вызывающие данный тип инфекции, получили название умеренных. Они отличаются от вирулентных тем, что встраивают свою ДНК в бактериальный геном, с которым реплицируются. Фаговая ДНК, ассоциированная с геномом своего хозяина, носит название профаг. Бактериальные клетки, содержащие профаг, называются лизогенными, а само явление - лизогенией. Это название отражает потенциальную способность лизогенных бактерий к лизису при освобождении профага из состава бактериального генома и перехода в вирулентный фаг, способный репродуцироваться.

Спонтанный лизис нередко происходит в отдельных клетках популяции лизогенных бактерий, но не захватывает все клетки. Это связано со способностью лизогенных бактерий приобретать иммунитет к последующему заражению одноименным фагом, вследствие чего остальные лизогенные клетки, содержащиеся в бактериальной популяции полностью сохраняют свою целостность и жизнеспособность.

Продукция фагов лизогенными бактериями значительно увеличивается при их облучении суббактерицидными дозами УФ-лучей или обработке некоторыми химическими соединениями, взаимодействующими с их ДНК. Данный феномен называется индукцией профага.

Как уже отмечалось, наличие профага в составе бактериального генома не мешает репликации ДНК бактериальной клетки и самого прфага. Однако гены профага самостоятельно не транскрибируются, что связано с образованием репрессора- низкомолекулярного белка, блокирующего данный процесс. Синтез репрессора контролируется генами профага. При инактивации репрессора УФ-облучением профаг выходит из состава бактериального генома и превращается в вирулентный фаг, вызывающий продуктивную инфекцию. Лизогенизация лежит в основе фаговой или лизогенной конверсии.

Она заключается в изменении свойств у лизогенных бактерий, например в приобретении способности продуцировать токсин, изменять морфологию, антигенные свойства и другие признаки. Механизм этого явления связан с внесением новой информации в бактериальную клетку. Умеренные фаги могут быть дефектными, т.е. неспособными образовывать фаговое потомство, например, транедуцирующие фаги. Их используют в качестве векторов в генной инженерии.

Практическое применение бактериофагов. Строгая специфичность бактериофагов позволяет использовать их для фаготипированая и дифференцировки бактериальных культур, а также для индикации их во внешней среде, например в водоемах. Метод фаготипирования бактерий широко применяется в микробиологической практике. Он позволяет не только определить видовую принадлежность исследуемой культуры, но и ее фаготип (фаговар). Это связано с тем, что у бактерий одного и того же вида имеются рецепторы, адсорбирующие строго определенные фаги, которые затем вызывают их лизис. Использование наборов таких типоспецифических фагов позволяет проводить фаготипирование исследуемых культур с целью эпидемиологического анализа инфекционных заболеваний: установления источника инфекции и путей ее передачи.

Кроме того, по наличию фагов во внешней среде (водоемах) можно судить о содержании в них соответствующих бактерий, представляющих опасность для здоровья человека. Данный метод индикации аатогенных бактерий также применяется в эпидемиологической практике. Его эффективность повышается при постановке реакции нарастания титра фага, которая основана на способности специфических линий фагов репродуцироваться на строго определенных бактериальных культурах. При внесении такого фага в исследуемый материал, содержащий искомый возбудитель, происходит нарастание его титра. Широкое использование реакции нарастания титра фага осложняется трудностью получения индикаторных наборов фагов и другими причинами.

Применение фагов с лечебными и профилактическими целями проводится сравнительно редко. Это связано с большим количеством отрицательных результатов, которые объясняются следующими причинами:

  • строгой специфичностью фагов, лизирующих только те клетки бактериальной популяции, которые снабжены соответствующими рецепторами, вследствие чего фагорезистентные особи, имеющиеся в каждой популяции, полностью сохраняют свою жизнеспособность;
  • широким применением более эффективных этиотропных средств - антибиотиков, не обладающих специфичностью бактерио фагов.

В нашей стране выпускаются препараты дизентерийного, сальмонеллезных, колипротейного, стафилококкового и других бактериофагов, а также наборы для фаготипирования брюшнотифозных бактерий, стафилококков и др. Последние широко применяются с эпидемиологическими целями для установления источника инфекции. Так, например, в случае выделения от разных больных бактериальных культур, принадлежащих не только к одному виду, но и к одному фаготипу, можно считать, что они заразились из одного и того же источника инфекции. В случае выделения разных фаготипов следует искать несколько источников инфекции.

В настоящее время препараты бактериофагов применяются для лечения дизентерии, сальмонеллеза, гнойной инфекции, вызванных антибиотико-резистентными бактериями. При этом в каждом случае предварительно определяют чувствительность выделенных возбудителей к данному препарату бактериофага.

Сальмонеллезные фаги применяются для профилактики одноименного заболевания в детских коллективах.







Также в разделе: Общая вирусология:
  » Культивирование и индикация вирусов
  » Взаимодействие вируса с клеткой хозяина
  » Прионы
  » Общая характеристика вирусов