Profagos

Como Profago o DNA do fago de bacteriófagos temperados é denominado quando está presente na célula hospedeira bacteriana. Os bacteriófagos foram descobertos por Félix Hubert d'Hérelle em 1917. São vírus que se adaptaram a bactérias específicas. No curso posterior da pesquisa, foi feita uma distinção entre fago lítico com alta virulência e fago temperado com profago silencioso e ciclo lisogênico.

O que são profagos?

O profago do bacteriófago temperado pode estar presente como um plasmídeo na célula hospedeira ou ser integrado ao DNA bacteriano. Para isso, o fago temperado deve adotar o ciclo lisogênico quando o DNA do fago é injetado. É feita uma distinção entre o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. Enquanto o ciclo lítico causa uma replicação rápida e subsequente lise da célula hospedeira após a injeção do material genético, no ciclo lisogênico os genes repressores do fago são injetados na célula hospedeira a fim de suprimir o ciclo lítico, isto é, a rápida dissolução da célula.

O fago temperado pode alternar entre o ciclo lítico e lisogênico dependendo das condições ambientais prevalecentes. O ciclo lítico refere-se à maneira convencional como os genes do fago operam dentro da célula hospedeira. A replicação rápida dentro da célula hospedeira ocorre após a injeção do DNA viral. Depois que as proteínas do capsídeo e da fibra da cauda se replicaram além do DNA viral e numerosas novas partículas virais foram montadas a partir das partes individuais, a parede celular da célula hospedeira é decomposta pela lisozima. Quando a parede celular se dissolve, os novos fagos são liberados e seu DNA pode agora ser injetado em outras células bacterianas. Este processo é concluído em cerca de uma hora.

Devido ao grande número de novas partículas virais, essa abordagem é chamada de "forma virulenta". Visto que a parede celular do hospedeiro é destruída por meio da lisozima, o termo "ciclo lítico" é usado. No caso do fago temperado, a replicação rápida e a subsequente lise da célula hospedeira não tem necessariamente que entrar em vigor. Dependendo dos fatores ambientais existentes, o fago temperado pode alternar entre o ciclo lítico e o lisogênico. O ciclo lítico pode ser suprimido pela injeção de genes repressores e o ciclo lisogênico pode começar indefinidamente.

No ciclo lisogênico, o material genético do fago é inserido no material genético do germe e pode sobreviver aqui por um período indefinido de tempo. O material genético injetado é referido como "imóvel" e definido como "profago". O profago pode residir como um plasmídeo no citoplasma da célula hospedeira ou ser integrado ao material genético da bactéria.

A integração do material genético viral requer um alto grau de especialização. O genoma dos fagos temperados só pode ser anexado a certas posições no DNA bacteriano. Por outro lado, o material genético de cepas de fagos temperados individuais pode sempre ser identificado nos mesmos locais no genoma bacteriano.

A adaptação bem-sucedida torna os profagos beneficiários da divisão celular bacteriana. Quando a célula hospedeira divide a mitose, o material genético viral é passado adiante. A transmissão posterior para outras bactérias pode ocorrer por meio de conjugação. Os profagos podem, portanto, se espalhar por diferentes rotas de transmissão sobre cepas bacterianas inteiras. Devido a influências ambientais, como luz ultravioleta ou certos produtos químicos, o profago pode voltar ao ciclo lítico e se esforçar para uma replicação agressiva.

Além disso, o profago também faz uso dos processos de transcrição da célula hospedeira: os genes repressores injetados do fago são reconhecidos como danos ao DNA por certas enzimas da bactéria e são quebrados. A degradação dos genes repressores é autodestrutiva dentro da célula hospedeira. O ciclo lítico não pode mais ser suprimido e o profago muda do estado lisogênico para a replicação agressiva, que termina com a subsequente dissolução da parede celular bacteriana.

Ocorrência, Distribuição e Propriedades

Os fagos são vírus altamente especializados que se adaptaram a cepas individuais de bactérias. Portanto, nem todo bacteriófago pode acessar todas as bactérias. A multiplicação sem a célula hospedeira específica não é possível para o bacteriófago. O alto nível de especialização significa que os bacteriófagos podem ser encontrados no mesmo terreno que suas células hospedeiras.

O mesmo é verdade em um grau ainda maior para os profagos. Uma vez que os profagos não são vírus convencionais e apenas se apresentam como material hereditário viral dentro do organismo hospedeiro, eles não podem ser encontrados fora das células designadas devido apenas à definição.

Além disso, deve ser mencionado que os bacteriófagos sozinhos na água do mar têm um número de (10 elevado a 30) e, portanto, mais fagos do que seres vivos estão presentes em todo o planeta. Em contraste, há um número muito pequeno de dezenove bacteriófagos oficialmente pesquisados, o que torna difícil fazer uma declaração precisa sobre a ocorrência.

Significado e função

A terapia fágica foi desenvolvida na década de 1920 e é usada com sucesso na Europa Oriental para combater várias doenças infecciosas até hoje. As vantagens da terapia com fagos são óbvias: os bacteriófagos só danificam cepas bacterianas individuais, enquanto os antibióticos têm um efeito geralmente prejudicial sobre as bactérias no corpo.

A descoberta da penicilina na década de 1940 levou ao uso maciço de antibióticos no Ocidente e, como resultado, ao fim da pesquisa com fagos. O subsequente aumento de várias resistências aos antibióticos desencadeou um interesse crescente em bacteriófagos na década de 1990.

A terapia fágica concentra-se em bacteriófagos com virulência agressiva e um ciclo exclusivamente lítico, enquanto os bacteriófagos e profagos temperados até agora desempenharam apenas um papel subordinado.

Doenças e enfermidades

Alguns patógenos só podem aumentar sua virulência por meio da simbiose com os profagos. O Clostridium botulinum só pode produzir a temida toxina botulínica com a ajuda do DNA do fago integrado. Streptococcus pyogenes só pode desencadear a escarlatina em combinação com o DNA do profago.

Vibrio cholerae produz cólera apenas por meio de profagos especiais. Isso também mostra a importância dos fagos para a medicina humana. Cepas bacterianas inteiras podem perder seu potencial patogênico se os profagos responsáveis ​​forem especificamente desligados.