فهرست مطالب این نوشته
اتصال و نفوذ به باکتری(اینجا هستید)
سنتز پروتئینها و اسید نوکلئیک
در حالی که بسیاری از ویروسها برای بدن انسان مضر هستند، ویژگی فاژها به عنوان عوامل بالقوه برای از بین بردن باکتریهای بیماریزا (معروف به فاژ درمانی) مورد استفاده قرار میگیرد که در بخشهای بعدی در مورد آنها بحث خواهد شد.
فاژها همه گیر هستند و در بسیاری از مناطق و جاهایی که باکتریها به وفور وجود دارند، مانند خاک یا روده حیوانات میتوانند رشد کنند. یکی از متراکمترین منابع طبیعی برای فاژها و ویروسهای دیگر، آب دریا است که در هر میلیلیتر در سطح از آن تا 109 ویریون یا ذرات کامل ویروس یافت شده است. حداکثر 70 درصد باکتریهای دریایی ممکن است به فاژها آلوده شوند.
ساختار باکتریوفاژ
ساختار کلاسیک یک باکتریوفاژ در تصویر زیر نشان داده شده که دارای تقارن پیچیدهای است. سر باکتریوفاژ که درون آن ماده ژنتیکی فاژ قرار دارد، دارای «تقارن ایکوزوآی» (Icosahedral Symmetry) است، در حالی که دم آن تقارن مارپیچی دارد. صفحات پایه شش ضلعی فاژها دارای چندین الیاف دم مانند هستند که از آنها به سمت خارج منشعب میشوند. در واقعیت، این ساختار عمدتاً در فاژهای (T-even) و (Coliphages) وجود دارد. سایر باکتریوفاژهای پیچیده ممکن است فاقد الیاف دم مانند بوده و یا حتی گاهی فاژها ممکن است دارای دمهای انقباضی باشند.
فیلم آموزش مبانی علم ژنتیک – جامع و با نکات مهم در فرادرس
مورفولوژیهای فاژهای مختلف دیگری نیز تاکنون مورد بررسی قرار گرفته است که از جمله آنها میتوان به خانوادههایی از فاژهایی با رشتههای طویل به نام «اینووریده» (Inoviridae)، فاژهایی با ساختارهای میله مانند، یا خانواده فاژهای کروی «سیتوویده» (Cystoviridae) اشاره کرد.
همانند سازی فاژها
باکتریوفاژها میتوانند تنها در یک سلول میزبان تولید مثل کنند و ممکن است یک چرخه لیتیک یا یک چرخه لیزوژنیک داشته باشند. تعداد کمی از ویروسها قادر به انجام هر دو چرخه هستند. در چرخه لیتیک (Lytic Cycle) مشخصه فاژهای ویروسی مانند فاژ T4، در آخرین مرحله عفونت، دیواره سلولهای میزبان شکسته شده یا لیز میشوند و در این حالت پس از همانند سازی فاژها سلولهای میزبان میمیرند. پس از نابودی سلول میزبان یا باکتریها، ویروسها باید میزبان جدیدی برای تکثیر مجدد خود پیدا کنند.
فیلم آموزش مهندسی ژنتیک – جامع و با مفاهیم کلیدی در فرادرس
در مقابل، «چرخه لیزوژنی» (Lysogenic Cycle) فاژها، سلول میزبان را از بین نمیبرد. ژنوم فاژ در کروموزوم باکتری وارد شده و در طی تقسیم سلولی، ژنوم فاژ یکپارچه به همراه کروموزوم میزبان تکثیر میشود. بنابراین، چرخه لیزوژنیک به سلول میزبان اجازه میدهد تا زنده بماند و تولید مثل کند و به این ترتیبویروس در فرزندان سلول نیز تکثیر میشود.
فاژهایی که قادر به انجام هر دو چرخه لیتیک و چرخه لیزوژنیک، مانند «فاژ لامبدا» (Lambda Phage) هستند، به عنوان «فاژهای معتدل» (Temperate Phages) شناخته میشوند. به عنوان مثال، DNA فاژ لامبدا با DNA کروموزومی یک باکتری ادغام میشود و همراه آن تکثیر میشود. هنگامی که ژنوم فاژ بخشی از کروموزوم باکتری باشد، به آن «پروفاژ» (Prophage) گفته میشود. اگر ژنوم فاژ در کروموزوم میزبان گنجانده نشده باشد، اما جدا از آن باقی بماند، پلاسمید نامیده میشود.
این فاژ که به صورت خفته باقی مانده است، همراه با DNA میزبان تکثیر شده و به سلولهای دختری نیز منتقل میشود، این روند تا زمانی که سلول میزبان به دلیل تابش پرتوهایی با انرژی بالا یا وجود برخی مواد شیمیایی خاص آسیب نبیند، ادامه مییابد. سپس پروفاژ در فرآیندی به نام «القای پروفاژ» (Prophage Induction) از کروموزوم میزبان خارج میشود. پس از القا، فاژ از طریق چرخه لیتیک تولید مثل ویروس را آغاز میکند که منجر به مرگ سلول میزبان میشود.
بعضی اوقات بیان ژنهای پروفاژ میتواند فنوتیپ باکتریهای میزبان را تغییر دهد. در برخی موارد، این پدیده با نام تبدیل لیزوژنیک برای سلامت انسان از نظر پزشکی اهمیت دارد. به عنوان مثال، باکتریهای ایجاد کننده «دیفتری» (Diptheria) به نام باکتری «کورینه باکتریوم دیفتری» (Corynebacterium Diphtheriae)، برای انسان بیضرر است، مگر اینکه به فاژ β آلوده شود. سپس ژنهای پروفاژ، باکتریهای میزبان را به تولید سمومی که برای انسان خطرناک هستند تحریک میکنند.
اتصال و نفوذ به باکتری
برای ورود به سلول میزبان، باکتریوفاژها به گیرندههای خاصی روی سطح باکتریها، از جمله لیپوپلی ساکاریدها، اسیدهای تیکوئیک، پروتئینها یا حتی تاژکها متصل میشوند. این ویژگی قفل و کلید به این معنی است که یک باکتریوفاژ فقط میتواند برخی باکتریهایی که دارای گیرندههای خاصی هستند که میتوانند به آنها وصل شوند را آلوده کند. از آنجا که ویروسهای فاژ فعالانه حرکت نمیکنند، در هنگام شناور شدن، در محلولهایی مانند خون یا آب دریا باید به برخوردهای تصادفی با گیرندههای مناسب تکیه کنند.
