溶解性和溶原性噬菌体生命周期——理解

溶原性周期

溶原性周期(图3),有时被称为温带或non-virulent感染,不杀死宿主细胞,而是使用它作为一个避难所,它存在于静止状态。噬菌体的DNA注入后进入宿主细胞,它整合到宿主基因组,phage-encoded整合酶的帮助下,它被称为前噬菌体。然后前噬菌体的基因组复制被动地随着宿主基因组的宿主细胞分裂,只要仍有,不形成所需的蛋白质产生后代。噬菌体基因组通常比较小,细菌宿主通常保存相对完好的这个过程。

从溶原性转变为溶解性

如果暴露于压力包含前噬菌体的细菌,如紫外线、低营养条件,或化学物质如丝裂霉素C,前噬菌体可能自发地从宿主基因组中提取自己和进入裂解周期这一过程被称为感应。

然而,这个过程并不完美,前噬菌体有时可能会留下的DNA部分或部分宿主DNA re-circularize时。如果他们那么感染新的宿主细胞,他们可能运输细菌基因从一个应变到另一个,这一过程被称为传导。这是一个方法的抗生素抗性基因,毒素和superantigen-encoding基因和其他毒性特征可能传播细菌种群。

最近的研究表明,溶解性和溶原性感染之间的过渡也依赖于大量的噬菌体在一个区域能够产生和小肽过程类似于群体感应。⁴

细菌噬菌体感染的免疫力

并不是所有的细菌都对噬菌体攻击无助,拥有一个“免疫系统”,允许他们反击。CRISPR-Cas现在转基因的代名词,第一次被提出作为细菌“适应性免疫系统”旧金山Mojica和独立地由一群大学在2005年因为。^5,6短CRISPR位点是一个数组的重复序列隔开间距器以独特的序列。这些间隔序列有同源性病毒和质粒DNA,包括噬菌体。以前unencountered噬菌体攻击时,添加新间隔器在CRISPR的一侧,使CRISPR噬菌体的序时记录细胞及其祖先遇到。噬菌体入侵,CRISPR序列转录,蛋白质与中科院合作、目标和摧毁的噬菌体序列同源的间距器序列。

噬菌体的遗传和分子生物学工具

λ噬菌体,最初隔绝大肠杆菌,是一个最好的研究噬菌体,并成立了许多遗传工具的基础。甚至有人说,使用噬菌体作为工具最终导致分子生物学作为一门学科的发展。⁷在1950年代,噬菌体与宿主DNA重组的能力首次利用操纵的基因组沙门氏菌物种和转导出生的过程。⁸自那时以来,它已被用来作为载体,移动遗传物质之间的许多生物,包括真菌基因操作,甚至人类基因。⁹多亏了卑微的噬菌体,人类胰岛素首先是安全、便宜。它也打开了应用高通量筛选的克隆,纳米材料的发展,抗菌治疗食品,作为一个诊断工具和药物发现和交付系统。^10,11

噬菌体ϕX174成为一个不知情的先驱在1977年它是第一个生物全部核苷酸序列由于弗雷德·桑格和他的同事们决定的。¹²

噬菌体疗法

抗生素的发现之前在1928年亚历山大·弗莱明,噬菌体作为治疗细菌感染的方法进行研究。抗生素时代,方便广谱抗生素治疗的活动意味着在大多数组织的研究噬菌体疗法被遗弃。然而,在许多前苏联国家,缺乏西方的抗生素,研究噬菌体疗法继续通过必要性。越来越多的全球性问题抗生素耐药性,一直是近年来噬菌体治疗领域的复苏。同时噬菌体能够感染和破坏细菌和已经成功地用于治疗危及生命的感染,他们的物种甚至菌株特异性免疫力和潜在的一些细菌噬菌体治疗目标是目前不是一个简单的过程,必须根据个体的感染。¹³这使它昂贵和耗时。因此,它是目前最后一个,还有许多工作需要在这一领域。

噬菌体的家庭树

提高可用性和可负担性的核苷酸测序,有爆炸的噬菌体基因组的数量在过去的二十年里提交给数据库。¹⁴

噬菌体是机密的国际病毒分类委员会(ICTV), 2017年的更新,有19科噬菌体感染细菌和古菌(表1),但随着更多更多的偏远地区样本测序这只是将来可能增长。

表1:ICTV分类学分类噬菌体感染细菌和古生菌。

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