Лизогения

Лизис бактерий фагом не единственный тип взаимодействия фага и бактерии. имеет место взаимодействие, при котором фаг не разрушает бактерию, а лизогенизирует ее, т.е. делает способной продуцировать фаги вследствие присутствия их в геноме интегрированной фаговой ДНК. Лизогенные бактерии представляют собой практически единственный пример здоровых клеток, сохраняющих в течение неопределенно долгого времени потенциальную способность продуцировать вирусы, т.е. в клетке вирус не вызывает никаких патологических изменений.

В лизогенных бактериях фаг находится в состоянии профага, и каждая лизогенная клетка несет один профаг. По характеру взаимодействия с бактериальной клеткой различают два типа бактериофагов – вирулентные и умеренные. Вирулентные фагив клетке находятся в состоянии вегетативного фага (способного к воспроизведению), вызывают лизис клетки, при котором освобождается большое количество фаговых частиц, в состоянии зрелого фага (находящегося вне клетки, метаболически инертного).

Умеренные фаги вызывают лизогенную реакцию: клетки не подвергаются лизису, а фаговая ДНК включается в ДНК клетки, приобретая форму профага, и реплицируется как часть бактериального генома. Умеренным фагам свойственны состояния зрелого фага, вегетативного фага и профага – неинфекционной структуры, которая способствует образованию инфекционного фага без вмешательства экзогенного фага.

Явление лизогении распространено повсеместно. Бактерии могут быть естественно лизогенными и искусственно лизогенными. Цитологически лизогенные бактерии не отличаются от нелизогенных. Лизогенным бактериям присущи иммунитет к гомологическому фагу и индукция фагов, когда профаг переходит в состояние вегетативного фага (реплицируется в клетке и лизирует ее).

Профаг локализируется на хромосоме бактерии в определенном ее участке, который получил название участка прикрепления att (англ. attachment – прикрепление). По хромосомной локализации профага фаги делятся на: 1) фаги, имеющие определенный участок прикрепления; 2) фаги, которые могут занимать на хромосоме несколько мест прикрепления; 3) фаги, которые не имеют мест локализации, благодаря чему эти фаги осуществляют перенос любого сегмента бактериальной хромосомы.

На лизогенизацию оказывает влияние ряд факторов: физиологическое состояние бактерий (частота лизогенности повышается, если бактерии инфицируют после экспоненциальной фазы); условия культивирования (лизогенизация возрастает при культивировании бактерий на среде с дефицитом углерода); температура (выдерживание инфицированных клеток при 20-25⁰С в течение 1-2 ч сопровождается повышением частоты лизогенизации) и др.

Индукция продукции фагов обуславливается рядом факторов: физических (УФ-, рентгеновские лучи, γ-излучение, действие протонов и другие излучения); химических (препараты иприта, яблочная и аскорбиновая кислоты, пероксид водорода, этиленамины и др.); биологических (вирулентные мутанты некоторых фагов, некоторые плазмиды). Переход профага в автономное состояние сопровождается включением в геном фага фрагмента бактериальной хромосомы, прилегающей к профагу.

Явление лизогении теоретически важно для понимания процесса взаимодействия бактериальной клетки и фага, при котором клетка не погибает. Изучение лизогенности расширяет представление о путях генетического обмена в мире микроорганизмов и имеет практическое значение в связи с необходимостью получения нелизогенных производственных штаммов микроорганизмов. В настоящее время умеренные фаги используются в генной инженерии для конструирования новых рекомбинантных молекул ДНК.

Контрольные вопросы: 1. Чем отличаются вирусы от прокариотных и эукариотных организмов? 2. Могут ли вирусы содержать собственную генетическую информацию? 3. В каких формах существуют вирусы? 4. Каковы структура и химический состав простых и сложных вирионов? 5. Как происходит репродукция вирусов? 6. Как культивируют вирусы? 7. Что положено в основу классификации вирусов? 8. Что такое бактериофаги? 9. Как происходит взаимодействие фага с бактериальной клеткой? 10. Что собой представляет явление лизогении?