Bakteriofager er virus som smitter bakterie og multipliser i prosessen. For hver bakterie er det også en spesifikk bakteriofag. Bakteriofager brukes i medisin og genteknologi.
Hva er bakteriofager?
Bakteriofager representerer en gruppe virus som smitter bakterie og archaea (urbakterier). Ved å gjøre det fortsetter de å replikere mens de ødelegger bakterien. For hver bakterie er det en spesifikk bakteriofag i henhold til lås og nøkkelprinsippet. Bakteriofager, ifølge tradisjonell definisjon, som alle virus, er ikke levende organismer. De er avhengige av en vert for reproduksjonen. Ingen biokjemiske prosesser finner sted utenfor verten. Fager bruker enzymer av verten deres for dette formålet. Bakteriofager består bare av DNA eller RNA, som er omgitt av et proteinbelegg. Imidlertid har de aller fleste fagene DNA som genetisk materiale. Fager ble først beskrevet i 1917 av den kanadiske biologen Félix Hubert d'Hérelle. Strukturen til de forskjellige fagene er forskjellig. I utgangspunktet består bakteriofager av flere komponenter. Hovedsakelig ble strukturen til de såkalte T-fagene undersøkt, som blant annet også infiserer bakterien Escherichia coli. T-fagene består av en polyhedral hode, som er koblet til via en hals til en langstrakt injeksjonskanal (injeksjonsapparat). Under injeksjonsapparatet er bunnplaten med halefiber og pigger. De hode er et kapsid, som inneholder nukleinsyre. Capsid, injeksjonskanal og bunnplate er laget av protein. Halefiber og pigger tjener til å forankre fagen til celleveggen til bakterien.
Forekomst, distribusjon og egenskaper
Bakteriofager er universelt distribuert. Cirka 10 til 30 bakteriofager er tilstede i sjøvann. For hver bakterie er det også en tilsvarende fag. Forplantningen av bakteriofager kan deles i fem faser. Først absorberes fagen i en spesifikk celleveggreseptor. Endene på halefilamentene fester seg til celleoverflaten. I neste trinn injiserer fagen DNA eller RNA i bakterien. Dette etterlater de tomme proteinkonvoluttene på bakterieoverflaten. Den tredje fasen kalles latensfasen, der ingen fager kan oppdages. I løpet av latensfasen, som varer flere timer, begynner oversettelse til viralt mRNA og replikasjon til viral nukleinsyre. I den såkalte produksjonsfasen, viral proteiner blir produsert. Deretter, i den påfølgende modningsfasen, blir de enkelte virale komponentene samlet. Etter at viral produksjon er fullført, a lysozym produsert av den ombygde bakteriecellen løser opp bakterien og frigjør de produserte fagene.
Betydning og funksjon
I dag er bakteriofager allerede mye brukt på mange felt. Spesielle bruksområder åpnes i medisin, biologi eller landbruksingeniør. I medisin brukes bakteriofager til å oppdage bakteriestammer på grunn av deres spesifisitet for visse bakterie. Dette anvendelsesfeltet kalles lysotypi. For tiden pågår intensiv forskning for å bekjempe bakterier som bruker bakteriofager i infeksjoner. Spesielt under inntrykk av det stadig økende antall antibiotika resistente bakteriestammer, får dette forskningsområdet økende betydning. Imidlertid er den lave stabiliteten til fager i kroppen problematisk. De blir umiddelbart eliminert av kroppens egne fagocytter. I prinsippet ble denne mulige søknaden allerede vurdert av Félix Hubert d'Hérelle. Imidlertid, etter oppdagelsen og introduksjonen av antibiotikable forskningsresultatene på denne mulige applikasjonen helt glemt. Imidlertid eksisterer Eliava Institute for Phage Research, grunnlagt av D'Hérelle i 1934, fremdeles i dag i Tbilisi, Georgia. Sammen med Ludwik Hirszfeld Institute for Immunology and Experimental Terapi i Wroclaw, Polen, forskes det i dag på alternative måter å bekjempe antibiotikamotstandsdyktige bakterier ved bruk av fager. Fager brukes også på en rekke måter i næringsmiddelindustrien. For eksempel brukes forskjellige sprayer av fager i emballasjen av ost eller pølser for å beskytte dem mot bakterier. Genteknologi er også et stort bruksområde. I dag brukes for eksempel fager som vektorer for visse gener og introduseres i bakterier. Ved hjelp av denne metoden, insulin-produserende bakteriestammer av Escherichia coli kan genereres. Disse vektorene blir også stadig viktigere for produksjonen av andre aktive stoffer. Videre kan de delvis brukes til å bekjempe genetiske defekter.
Sykdommer og lidelser
Imidlertid viser bakteriofager ikke bare positive effekter. Noen alvorlige Smittsomme sykdommer bryte ut bare med involvering av fager. For eksempel, difteri er forårsaket av bakterien Corynebacterium diphtheriae. Imidlertid kan sykdommen bare bryte ut hvis Corynebacterium diphtheriae også er smittet med bakteriofager samtidig. Etter infeksjon med fager produserer disse bakteriene det karakteristiske giftet som forårsaker de alvorlige, noen ganger livstruende symptomene. Sykdommen begynner med tegn som problemer med å svelge, slapphet, kvalme og magesmerter. Et hvitt belegg vises på mandlene, som har en stygg, søt lukt. Komplikasjoner som f.eks lungebetennelse or myokarditt er vanlige og kan være dødelige. En annen sykdom forårsaket av bakteriofager er scarlet feber. Scarlet feber er forårsaket av streptokokker infisert med bakteriofager. Gjennom denne infeksjonen produserer bakteriene et spesielt lumsk gift. Alvorlige sykdomstegn oppstår med lav kroppstemperatur, feber, oppkast og faryngitt. Opprinnelig tunge er belagt hvit, men blir bringebærrød etter noen dager. EN hudutslett forekommer også. Hvis bakterien ikke var infisert med bakteriofager, ville den bare gjort det føre til en ufarlig tonsillitt. Kolera er også forårsaket av en bakterie infisert med bakteriofager kalt Vibrio cholerae.
