l este artículo está sobre una partícula infecciosa biológica; para otras aplicaciones, ver el (desambiguación) bacteriófago. Un bacteriófago (de las “bacterias ” y del phagein griego, “comer ") es de un número de virus que el infecta bacterias de . El término es de uso general en su forma acortada, bacteriófago.
Típicamente, los bacteriófagos consisten en un casco externo de la proteína que incluye el material genético . El material genético puede ser SsRNA (escoger el ARN trenzado), DsRNA, SsDNA, o el dsDNA entre los pares de la base de 5 y 500 kilos de largo con el arreglo circular o linear. Los bacteriófagos son mucho más pequeños que las bacterias que destruyen - generalmente entre 20 y 200 el nanómetro de tamaño.
Los fagos se estiman para ser las entidades lo más extensamente posible distribuidas y diversas de la biosfera . Los fagos son ubicuos y se pueden encontrar en todos los depósitos poblados por los anfitriones bacterianos, tales como suelo o el intestino de animales. Una de las fuentes naturales más densas para los fagos y otros virus es la agua de mar, donde hasta virions 109 por mililitro se han encontrado en la superficie, y el hasta 70% de bacterias marinas se pueden infectar por los fagos. También se encuentran en agua potable y en algunos alimentos, incluyendo vehículos y salmueras fermentados de las carnes e., salami, donde sirven la función de controlar cualquier crecimiento de bacterias.
Se han utilizado por más de 60 años como alternativa a los antibióticos en el anterior Unión Soviética y Europa Oriental. Ahora se ven como esperanza contra tensiones drogorresistentes multi de muchas bacterias. Sin embargo, en el caso MRSA, un fago que lo infecta produce la toxina y la hace más virulenta y difícil contener.
Clasificación de fagos
dsDNA los fagos atados, o Caudovirales, explican el 95% de todos los fagos divulgados en la literatura científica, y componen posiblemente a mayoría de fagos en el planeta. Sin embargo, hay otros fagos que ocurren abundante en la biosfera, los fagos con diversos virions, los genomas y las formas de vida. Los fagos son clasificados por el comité internacional sobre la taxonomía de los virus (ICTV) según morfología y ácido nucléico.
Historia
Desde épocas antiguas, tienen sido informes documentados del agua de río que tiene la capacidad de curar enfermedades infecciosas, tales como lepra . En 1896, el Ernesto Hanbury Hankin divulgó que algo en las aguas Ganges y los ríos de Jumna en el la India había marcado la acción antibacteriana contra el cólera y podría pasar a través de un filtro muy fino de la porcelana. En 1915, el británico Frederick Twort, superintendente del Bacteriologist de la institución de Brown de Londres, descubrió a pequeño agente que infectó y mató bacterias. Él consideraba el agente 1) una etapa en el ciclo vital de las bacterias, 2) una enzima produjo por las bacterias ellos mismos o 3) un virus que crecieron encendido y destruyeron las bacterias. El trabajo de Twort fue interrumpido por el inicio de la Primera Guerra Mundial y la escasez de financiación. Independiente, d'Hérelle francocanadiense de Félix del microbiólogo, trabajando en el instituto de Pasteur en el París, anunciada el el 3 de septiembre, 1917 que él había descubierto el " un microbio invisible, antagónico del bacillus" de la disentería ;. Para d' Hérelle, no había pregunta en cuanto a la naturaleza de su descubrimiento: " Había entendido inmediatamente: qué causó mis puntos claros era de hecho un microbio invisible… un virus parásito en bacteria." D'Hérelle llamó el virus un bacteriófago o un bacteria-comedor (del significado griego del phagein del a comer). Él también registró una cuenta dramática de un hombre que sufría de la disentería que fue restaurada a la buena salud por los bacteriófagos. En 1926 en el nuevo Pulitzer-prizewinning Arrowsmith, Sinclair Lewis fictionalized el uso de bacteriófagos como agente terapéutico. También en los años 20 abrieron al instituto de Eliava en el Tbilisi, Georgia para investigar esta nueva ciencia y para ponerla en práctica. En 2006 el Ministerio de Defensa BRITÁNICO tomó la responsabilidad de un proyecto global de Eliava de la prioridad de la sociedad de G8-funded como estudio retrospectivo de explorar el potencial de los bacteriófagos para el siglo XXI.
Réplica
Los bacteriófagos pueden tener un ciclo lítico o un ciclo lisogénico, pero algunos virus son capaces de realizar ambas. Con los fagos líticos tal como el T4 bacteriófago, las células bacterianas están abiertas quebrado (lysed) y destruido después de la réplica inmediata del virion. Tan pronto como se destruya la célula, los nuevos virus de los bacteriófagos pueden encontrar los nuevos anfitriones. Los fagos líticos son la clase conveniente para la terapia bacteriófaga .En cambio, el ciclo lisogénico no da lugar a lysing inmediato de la célula huesped. Esos fagos capaces de experimentar lisogenia se conocen como fagos templados . Su genoma viral integrará con la DNA del anfitrión y la réplica junto con él bastante inofensivo, o puede incluso establecerse como plásmido . El virus sigue siendo hasta que las condiciones del anfitrión deterioren, quizás inactivo debido al agotamiento de alimentos, después los fagos endógenos (conocidos como profagos ) llegan a ser activos. A este punto inician el ciclo reproductivo dando por resultado la lisis de la célula huesped. Pues el ciclo lisogénico permite que la célula huesped continúe sobreviviendo y reproduciéndose, el virus se reproduce en el descendiente de toda la célula.
Los profagos pueden proporcionar a veces ventajas a la bacteria del anfitrión mientras que son inactivos agregando nuevas funciones al genoma bacteriano en un fenómeno llamado la conversión lisogénica . Un ejemplo famoso es la conversión de una tensión inofensiva de los cholerae del vibrión al lado de un fago en alto virulento, que causa el cólera . Esta es la razón por la cual los fagos templados no son convenientes para la terapia bacteriófaga.
Accesorio y penetración
Para entrar en una célula huesped, la fijación de los bacteriófagos a los receptores específicos en la superficie de bacterias, incluyendo las proteínas de los ácidos de Teichoic de Lipopolysaccharides o aún los flagelos . Esta especificidad significa que un bacteriófago puede infectar solamente ciertas bacterias que llevan los receptores a los cuales pueden atar, que alternadamente determina la gama del anfitrión del fago. Pues los virions bacteriófagos no se mueven independiente, deben confiar en encuentros al azar con los receptores derechos cuando en la solución (sangre, circulación linfática, irrigación, agua etc.Los bacteriófagos complejos utilizan a jeringuilla-como el movimiento para inyectar su material genético en la célula. Después de hacer el contacto con el receptor apropiado, las fibras de la cola traen el embase más cercano a la superficie de la célula. Una vez que está atada totalmente, la cola contrata, posiblemente con la ayuda de ATP presente en la cola (Prescott, 1993), inyectando el material genético a través de la membrana bacteriana.
Síntesis de proteínas y del ácido nucléico
Dentro de minutos, comienzo bacteriano de los ribosomas que traduce el mRNA viral a la proteína. Para los fagos ARN-basados, el replicase del ARN se sintetiza temprano en el proceso. Las proteínas modifican la polimerasa de ARN bacteriana de modo que transcriba preferencial el mRNA viral. La síntesis normal del anfitrión de proteínas y de ácidos nucléicos se interrumpe, y se fuerza para fabricar productos virales en lugar de otro. Estos productos se encienden convertirse en parte de los nuevos virions dentro de la célula, de las proteínas del ayudante que ayudan a montar los nuevos virions, o de las proteínas implicadas en la lisis de la célula. El Gualterio Fiers (universidad de Gante, Bélgica ) era el primer para establecer la secuencia de nucleótido completa de un gene (1972) y del genoma viral del bacteriófago MS2 (1976).
Asamblea de Virion
En el caso T4 bacteriófago, la construcción de las nuevas partículas del virus implica la ayuda de las proteínas del ayudante. Los embases están montados primero, con las colas que son construidas sobre ellas luego. Los capsids principales, construidos por separado, montarán espontáneo con las colas. La DNA se embala eficientemente dentro de las cabezas. Las tomas enteras del proceso cerca de 15 minutos.
Lanzamiento de virions
Los fagos se pueden lanzar vía lisis de la célula o por la secreción de la célula huesped. En el caso T4 bacteriófago, adentro apenas sobre veinte minutos después de que la inyección hacia arriba de trescientos fagos será lanzada vía lisis dentro de cierto calendario. Esto es alcanzada por una enzima llamada el Endolysin que ataca y analiza el Peptidoglycan . En cambio, " " lisogénico ; los fagos no matan el anfitrión sino algo se convierten en los parásitos de largo plazo y hacen que la célula huesped continuamente secreta más nuevas partículas del virus. Los nuevos virions florecen de la membrana de plasma, tomando una porción de ella con ellos para convertirse en virus envueltos que poseen un sobre viral . Todos los virions lanzados son capaces de infectar una nueva bacteria.
Terapia bacteriófaga
considera también:
bacteriófago de la terapia
Los fagos fueron descubiertos para ser agentes antibacterianos y para poner al uso como tal pronto después de que fueran descubiertos, con éxito diverso. Sin embargo, los antibióticos fueron descubiertos algunos años más tarde y puestos extensamente, popular debido a su espectro amplio; también más fácil fabricar en el bulto, almacén y prescribir. Por lo tanto el desarrollo de la terapia bacteriófaga fue abandonado en gran parte en el del oeste, pero continuado a través de los años 40 en el anterior Unión Soviética para tratar infecciones bacterianas, con uso extenso incluyendo los soldados en el ejército rojo - mucho de la literatura que estaba en ruso o georgiano, e inasequible durante muchos años en el oeste. Esto ha continuado después de la guerra, con el uso extenso continuando en el Georgia y a otra parte en Europa Oriental. Hay mucha prueba anecdótica y estudios de caso; También ha habido ensayos clínicos en Polonia,
Los ensayos clínicos humanos de la fase 2 se demandan para acercar a la terminación en un hospital de Londres con infecciones del oído, y los ensayos clínicos de la fase 1 están ocurriendo en Lubbock, Tejas en un contexto del cuidado de la herida.
Bacteriófago en el ambiente
Fue detectado hace algún tiempo que los fagos son mucho más abundantes en la columna de agua de habitat de agua dulce y marinas que pensó previamente y que pueden causar la mortalidad significativa Bacterioplankton . Los métodos en ecología de comunidad bacteriófaga han sido desarrollados para determinar la mortalidad bacteriófago-inducida del bacterioplankton y de su papel del proceso de la tela de alimento y ciclos biogeoquímicos, genético para tomar las huellas dactilares comunidades o a poblaciones bacteriófagas y para estimar la biodiversidad viral por el Metagenomics . El lanzamiento de los productos de la lisis por los fagos convierte el carbón orgánico de la macropartícula (células) a las formas disueltas (productos de la lisis), que hace el carbón orgánico bio-más disponible y actúa así como catalizador de ciclos nutrientes geoquímicos. Los fagos son no sólo las entidades biológicas más abundantes pero probablemente también las más diversas. La mayoría de los datos de la secuencia obtenidos de comunidades bacteriófagas no tiene ninguÌn equivalente en bases de datos. Estos datos y otros análisis detallados indican que los genes bacteriófago-específicos y los rasgos ecológicos son mucho más frecuentes que pensaron previamente. Para revelar el significado de esta flexibilidad genética y ecológica, los estudios tienen que ser realizados con las comunidades y en las escalas Spatiotemporal relevantes para los microorganismos.
Bacteriófagos y fermentación del alimento
Un número amplio de productos alimenticios, los productos químicos de la materia, y los productos de la biotecnología son fabricados industrial por la fermentación bacteriana en grande de varios substratos orgánicos. Porque las cantidades enormes de bacterias se están cultivando cada día en cubas grandes de la fermentación, el riesgo que la contaminación del bacteriófago rápido trae a fermentaciones a un alto y a reveses económicos de la causa es una amenaza grave en estas industrias. La relación entre los bacteriófagos y sus anfitriones bacterianos es muy importante en el contexto de la industria de la fermentación del alimento. Las fuentes de contaminación bacteriófaga, las medidas para controlar su propagación y la difusión, y las estrategias biotecnológicas de la defensa desarrolladas para refrenar fagos están de interés. La industria de la fermentación de la lechería ha reconocido abiertamente el problema del fago y ha estado trabajando con las compañías de la cultura de la academia y de arrancador para desarrollar estrategias y sistemas de la defensa para acortar la propagación y la evolución de los fagos por décadas.
Otras áreas del uso
En agosto de 2006 la Agencia de Medicamentos y Alimentos (FDA) de Estados Unidos aprobada usar bacteriófagos en ciertas carnes para matar las bacterias de los monocytogenes de la listeriosis, dándoles el estado de GRAS (reconocido generalmente como caja fuerte). Las agencias de estatal en el oeste tienen por varios años que miran a Georgia y a la antigua Unión Soviética para la ayuda con el aprovechamiento de los fagos para contrariar los bioweapons y las toxinas e. Hay muchos progresos con esto entre grupos de investigación en los E. Otras aplicaciones incluyen el uso del aerosol en horticultura para las plantas y el producto de protección del vehículo del decaimiento y la extensión de la enfermedad bacteriana. Otros usos para los bacteriófagos están como biocida para los hospitales ambientales de las superficies e. - y como tratamiento preventivo para los catéteres y los aparatos médicos antes de uso en ajustes clínicos. La tecnología ahora existe para que los fagos sean aplicados a los uniformes secos de las superficies e., cortinas - incluso suturas para la cirugía. Los ensayos clínicos divulgaron en el éxito de la demostración de la lanceta en el tratamiento veterinario de los perros de animal doméstico con otitis. La exhibición bacteriófaga es un diverso uso de fagos. Es una técnica de gran alcance con todo simple que implica una biblioteca de fagos con un péptido variable ligado a una proteína superficial. El genoma de cada fago codifica la variante de la proteína exhibida en su superficie (por lo tanto el nombre), proporcionando un acoplamiento entre la variante del péptido y es gene de la codificación. Los fagos variables de la biblioteca se pueden seleccionar con su afinidad obligatoria a una molécula inmovilizada (e. toxina del botulismo para neutralizarla). Los fagos seleccionados encuadernados pueden ser multiplicados re-infecting una tensión bacteriana susceptible, así permitiendo recuperar los péptidos codificados en ellos para el estudio adicional.Otro uso de bacteriófagos está por las tecnologías de Cambrios de la compañía. Angela Belcher, inició el uso del bacteriófago M13 de crear nanowires y los electrodos. Uno de sus ensayos consistió en el implantar del óxido del oro y del cobalto en un bacteriófago para crear un electrodo paper-thin. El oro estaba para la conductividad. El óxido del cobalto estaba para el uso real de la batería.
Bacteriófagos modelo
Lo que sigue es una lista de bacteriófagos que se estudien extensivamente:λ bacteriófago - lisógeno
T2 bacteriófago
T4 de 169 a 170 de bacteriófago (kbp, 200 nanómetro de largo)
T7 bacteriófago
T12 bacteriófago
R17 bacteriófago
M13 bacteriófago
MS2 bacteriófago (23-25 nanómetro de tamaño)
G4 bacteriófago
P1 bacteriófago
P2 bacteriófago
Phi-X174 bacteriófago
N4 bacteriófago
Φ6 bacteriófago
Ф29 bacteriófago
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