HVA ER DEN LYSOGENE SYKLUSEN? - BIOLOGI - 2026

Den lysogene syklusen , også kalt lysogeni, er et stadium i reproduksjonsprosessen for noen virus, hovedsakelig de som infiserer bakterier. I denne syklusen setter viruset nukleinsyren inn i genomet til vertsbakteriene.

Denne syklusen danner, sammen med den lytiske syklusen, de to viktigste replikasjonsmekanismene til virus. Når bakteriofagen, under den lysogene syklusen, setter inn sitt DNA i bakterien genom, blir det en profet.

Zlir'a. Spansk versjon av Alejandro Porto, via Wikimedia Commons

Bakterier som er smittet med denne profeten, fortsetter å leve og reprodusere. Når bakteriell reproduksjon skjer, oppnås også en kopi av profeten. Dette resulterer i at hver datterbakteriecelle også blir smittet av profeten.

Reproduksjonen av de infiserte bakteriene, og derfor av dens vertsprofet, kan fortsette i flere generasjoner uten at noe manifestasjon av viruset oppstår.

Noen ganger, spontant eller under miljømessige belastninger, skiller DNA fra viruset seg fra bakterien. Når separasjonen av bakteriegenomet skjer, initierer viruset den lytiske syklusen.

Dette reproduktive stadiet av viruset vil forårsake brudd på bakteriecellen (lysis) og tillate frigjøring av nye kopier av viruset. Eukaryote celler er også utsatt for å bli angrepet av lysogene virus. Det er imidlertid foreløpig ikke kjent hvordan innsetting av viralt DNA i genomet til den eukaryote cellen skjer.

Bakteriofagevirus som injiserer genomet sitt i bakterier. Tatt og redigert fra: Thomas Splettstoesser. (Oversatt til spansk av Alejandro Porto), via Wikimedia Commons.

Bakteriofagen

Virus som bare smitter bakterier kalles bakteriofager. De er også kjent som fag. Størrelsen på denne typen virus er ganske variabel, med et størrelsesområde som kan være mellom 20 og 200 nm tilnærmet.

Bakteriofager er allestedsnærværende, og kan vokse i praktisk talt ethvert miljø der bakterier finnes. Det er for eksempel anslått at litt mindre enn tre fjerdedeler av bakteriene som lever i havet er smittet av fager.

Syklus av virusinfeksjon

Viral infeksjon begynner med fagadsorpsjon. Fagadsorpsjon skjer i to trinn. I den første, kjent som reversibel, er samspillet mellom viruset og dets potensielle vert svakt.

Enhver endring i miljøforholdene kan føre til at dette samspillet opphører. I den irreversible interaksjonen er det derimot spesifikke reseptorer involvert som forhindrer interaksjonens avbrudd.

DNA fra viruset kan komme inn i det indre av bakterien bare når den irreversible interaksjonen oppstår. Deretter, og avhengig av type fager, kan disse utføre forskjellige reproduksjonssykluser.

I tillegg til de allerede beskrevne lytiske og lysogene sykluser, er det to andre reproduksjonssykluser, kontinuerlig utviklingssyklus og den pseudolysogene syklus.

Lytisk syklus

I løpet av dette stadiet skjer replikering av viruset i bakteriene raskt. Til slutt vil bakteriene gjennomgå en lysering av celleveggen, og de nye virusene blir frigjort i miljøet.

Hver av disse nyutgitte fagene kan angripe en ny bakterie. Suksessiv repetisjon av denne prosessen gjør at infeksjonen kan vokse eksponentielt. Bakteriofager som deltar i den lytiske syklusen kalles virulente fager.

Lysogen syklus

I denne syklusen forekommer ikke lysering av vertscellen, som i den lytiske syklusen. Etter adsorpsjons- og penetrasjonsstadiene fortsetter fasen av integrering av fagen-DNA til det i bakteriecellen, og blir en profet.

Fagreplikasjon vil skje samtidig med bakteriell reproduksjon. Profeten integrert i bakteriegenomet vil arves av datterbakteriene. Viruset kan fortsette uten å manifestere seg i flere bakterielle generasjoner.

Denne prosessen er vanlig når antall bakteriofager er høyt sammenlignet med antall bakterier. Virus som utfører den lysogene syklusen er ikke virulent og kalles tempererte.

Etter hvert kan profetene skilles fra bakterien genom og omdannes til lytiske fager. Sistnevnte går inn i den litogene syklusen som fører til bakteriell lysis og infeksjon av nye bakterier.

Lytisk og lysogen syklus. Tatt og redigert fra: Suly12, fra Wikimedia Commons

Kontinuerlig utviklingssyklus

Noen bakteriofager utfører mange replikker i bakterier. I dette tilfellet, i motsetning til hva som skjer under den lysogene syklusen, forårsaker det ikke bakteriell lysering.

Nylig replikerte virus frigjøres fra bakterier av bestemte steder på cellemembranen, uten å forårsake brudd på dem. Denne syklusen kalles kontinuerlig utvikling.

Pseudolysogenic syklus

Noen ganger er tilgjengeligheten av næringsstoffer i mediet dårlig for at bakteriene kan vokse og reprodusere normalt. I disse tilfellene antas det at den tilgjengelige celleenergien ikke er tilstrekkelig til at fagene kan produsere lysogenese eller lysis.

På grunn av dette går virusene inn i en pseudolysogen syklus. Imidlertid er denne syklusen fremdeles lite kjent.

Lysogen konvertering

Til slutt, som et produkt av samspillet mellom profeten og bakterien, kan førstnevnte indusere utseendet til endringer i bakterienes fenotype.

Dette skjer hovedsakelig når vertsbakteriene ikke er en del av virusets normale syklus. Dette fenomenet kalles lysogen konvertering.

Endringene indusert i bakterien av DNA fra profeten øker den biologiske suksessen til verten. Ved å øke den biologiske kapasiteten og overlevelsessuksessen til bakteriene, har viruset også fordeler.

Denne typen gunstige forhold for begge deltakere kan klassifiseres som en type symbiose. Imidlertid må det huskes at virus ikke anses som levende vesener.

Den viktigste fordelen oppnådd av lysogent transformerte bakterier er dens beskyttelse mot angrep fra andre bakteriofager. Lysogen konvertering kan også øke patogeniteten til bakteriene i vertene deres.

Selv en ikke-patogen bakterie kan bli sykdomsfremkallende ved lysogen konvertering. Denne endringen i genomet er permanent og arvelig.

Phagotherapy

Fagterapi er en terapi som består av påføring av fager som en kontrollmekanisme for å forhindre spredning av sykdomsfremkallende bakterier. Denne bakteriekontrollmetodikken ble brukt for første gang i 1919.

Ved den anledningen ble det brukt til å behandle en pasient som lider av dysenteri, og oppnådde et helt gunstig resultat. Fagterapi ble brukt vellykket i begynnelsen av forrige århundre.

Med oppdagelsen av penicillin, så vel som andre antibiotiske stoffer, ble fagterapi praktisk talt forlatt i Vest-Europa og på det amerikanske kontinentet.

Ubetinget bruk av antibiotika muliggjorde utseendet av bakteriestammer som var multististist for antibiotika. Disse bakteriene blir hyppigere og mer resistente.

På grunn av dette er det en ny interesse i den vestlige verden for utvikling av fagterapi for kontroll av forurensning og bakterielle infeksjoner.

Fordeler med fagterapi

1) Veksten av fager skjer eksponentielt, øker deres virkning over tid, antibiotika, tvert imot, mister effekten over tid på grunn av metabolsk ødeleggelse av molekylet.

2) Fager har evnen til å gjennomgå mutasjoner, dette gjør at de kan bekjempe motstanden som bakterier kan utvikle til angrepet deres. På den annen side har antibiotika alltid det samme aktive prinsippet, så når bakterier utvikler resistens mot slike aktive prinsipper, er antibiotika ubrukelig

3) Fagterapi har ikke bivirkninger som kan være skadelige for pasienter.

4) Utviklingen av en ny fasestamme er en mye raskere og billigere prosedyre enn oppdagelsen og utviklingen av et nytt antibiotika.

5) Antibiotika påvirker ikke bare sykdomsfremkallende bakterier, men også andre potensielt gunstige. Fager, derimot, kan være artsspesifikke, så behandlingen mot bakteriene som er ansvarlig for infeksjonen kan begrenses, uten å påvirke andre mikroorganismer.

6) Antibiotika dreper ikke alle bakterier, derfor kan de overlevende bakteriene overføre den genetiske informasjonen som gir resistens mot antibiotika til deres avkom, og dermed skape resistente stammer. Lysogenetiske bakteriofager dreper bakteriene de smitter, noe som reduserer muligheten for utvikling av resistente bakteriestammer.

referanser

1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). Betydningen av profetier for evolusjon og virulens av bakterielle patogener. Virulens.
2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). Fagterapi i klinisk praksis: Behandling av infeksjoner hos mennesker. Nåværende farmasøytisk bioteknologi.
3. Lysogen syklus. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
4. R. Miller, M. Day (2008). Bidrag til lysogeni, pseudolysogeni og sult til fagøkologi. I: Stephen T Abedon (eds) Bakteriofagøkologi: befolkningsvekst, evolusjon og påvirkning av bakterievirus. University Press, Cambridge.
5. C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). Fagterapi, alternativ for kontroll av bakterielle infeksjoner. Utsiktene i Colombia. Universitas Scientiarum.
6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). Fagterapi: Fakta og fiksjon. International Journal of Medical Microbiology.