Bakteriofāgi

Bakteriofāgi jeb fāgi (gr. phagos - ēst) ir vīrusi, kuri inficē tikai baktērijas. Līdzīgi eikariotu vīrusiem, tie sastāv no proteīnu apvalka jeb kapsīdas, kurā ietverta vīrusa ģenētiskā informācija DNS vai RNS veidā. Bakteriofāgus neatkarīgi viens no otra atklāja Frederiks Tvorts (Twort) 1915. gadā un Fēlikss d’Erells (d’Herelle) 1917. gadā. Tāpat kā baktērijas, arī bakteriofāgi ir ļoti plaši izplatīti dabā (augsnē, ūdeņos u.c.).

Bakteriofāgu daudzveidība

Eksistē tūkstošiem dažādu fāgu, tomēr katrs fāgs spēj inficēt tikai vienu vai dažas baktēriju sugas. Domājams, ka katrai baktēriju sugai ir vismaz viens fāgs, kas spēj to inficēt. Bakteriofāgu daudzveidība izpaužas gan strukturāli, gan ģenētiski. Vienkāršākie fāgu uzbūves veidi ir ikosaedriski un pavedienveida, bet eksistē arī sarežģītāki, piemēram, bakteriofāgs T4 sastāv no ikosaedriskas galvas daļas, cauruļveida astes un astes pavedieniem. Mazajiem RNS bakteriofāgiem, kuriem ir tikai četri gēni, genoms sastāv no nepilniem četriem tūkstošiem nukleotīdu, bet DNS bakteriofāga G ģenētiskais materiāls aizņem aptuveni 670 tūkstošus bāzu pāru, kas veido apmēram 700 gēnu. Bakteriofāgu ģenētiskās informācijas nesējs var būt RNS (vienpavediena vai divpavedienu) vai DNS (vienpavediena vai divpavedienu), pie kam tās var sastāvēt no viena vai vairākiem fragmentiem un būt lineāras vai cirkulāras formas.

Dzīves cikls

Infekcija sākas, kad fāgs piesaistās pie baktērijas un ievada tajā savu ģenētisko materiālu. Tālākā infekcijas procesa norise ir atkarīga no vīrusa dzīves cikla veida. Lītiskie fāgi pārņem šūnu savā kontrolē — tie izmanto baktēriju, lai sintezētu vīrusa sastāvdaļas un no tām izveidotu jaunas fāgu daļiņas, bet pēc tam šūnu iznīcina jeb lizē, atbrīvojot jaunos bakteriofāgus apkārtējā vidē. Lītiskais fāgs ir, piemēram, bakteriofāgs T4. Savukārt mērenie (temperate) fāgi var neizraisīt lītisku infekciju. Daudzi mērenie fāgi ir lizogēni - tie spēj ievietot savu nukleīnskābi baktērijas hromosomā un replicēties līdz ar to, neizraisot infekciju. Šādu stāvokli sauc par profāgu. Noteiktos apstākļos profāgs var pāriet lītiskajā dzīves ciklā. Šāds dzīves cikls ir, piemēram, bakteriofāgam λ (lambda). Savukārt pavedienveida bakteriofāgs M13 spēj izkļūt no baktērijas šūnas, neiznīcinot to, tāpēc tas arī tiek pieskaitīts pie mērenajiem fāgiem.

Nozīme un pielietojums

Jau neilgi pēc to atklāšanas D’Erells sāka bakteriofāgus izmantot bakteriālo infekciju ārstēšanai. Tomēr fāgu terapijas panākumi nebija pārliecinoši. Līdz ar antibiotiku atklāšanu fāgu terapeitiska izmantošana Rietumos tika pārtraukta, bet bijušajā Padomju Savienībā un Austrumeiropā tos turpināja izmantot. Tomēr līdz ar straujo pret antibiotikām rezistento baktēriju pieaugumu pēdējā laikā fāgu terapijai no jauna sāk pievērst uzmanību. Bakteriofāgiem ir arī liela zinātniska nozīme. 1952. gadā Alfreds Hēršijs un Marta Čeiza (Hershey & Chase), izmantojot bakteriofāgu T2, veica savu slaveno eksperimentu, kurā parādīja, ka vīrusa DNS, nevis proteīns, ir tas, kas iekļūst šūnā un nes ģenētisko informāciju. Mazais RNS bakteriofāgs MS2 bija pats pirmais organisms, kam tika noteikta pilna nukleotīdu secība genomā. Vairāki fāgi (λ, M13 u.c.) tiek izmantoti kā klonēšanas vektori.

Ārējās saites

• bakteriofagi| Medicīnas termins (latviski)