溶解性和溶原性噬菌体生命周期——理解

图2。描述的噬菌体裂解周期的阶段。

看裂解周期在这里。

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。

图3。描述的阶段的噬菌体溶原性周期。

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由弗朗西斯科Mojica“适应性免疫系统”⁵独立,由一群来自大学。因为⁶在2005年。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的过程转导出生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⁹甚至人类基因。这是由于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¹⁰,抗菌治疗食品,作为一个诊断工具和药物发现和交付系统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。虽然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¹³潜力,他们的物种甚至菌株特异性和免疫力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。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。

对于手机用户来说,左右滚动查看下面的表数据。

订单	家庭	形态	核酸	例子	亚科	属
Caudovirales	Ackermannviridae		dsDNA		2	4
	Myoviridae	Nonenveloped,收缩的尾巴	线性dsDNA	T4噬菌体,μ,PBSX P1Puna-like, P2, I3, Bcep 1, Bcep 43岁Bcep 78	6	41
	Siphoviridae	Nonenveloped noncontractile尾巴(长)	线性dsDNA	T5噬菌体λ噬菌体,φ,C2, L5, HK97 N15	11	One hundred.
	Podoviridae	Nonenveloped noncontractile尾巴(短)	线性dsDNA	T7噬菌体,T3噬菌体、Φ29 P37第22位	3	23
Ligamenvirales	Lipothrixviridae	包膜,杆状	线性dsDNA	Acidianus丝状病毒1		3
	Rudiviridae	Nonenveloped,杆状	线性dsDNA	硫化叶菌islandicus杆状病毒1		1
未赋值的	Ampullaviridae	包膜,状	线性dsDNA			1
	Bicaudaviridae	Nonenveloped, lemon-shaped	圆形dsDNA			1
	Clavaviridae	Nonenveloped,杆状	圆形dsDNA			1
	Corticoviridae	Nonenveloped,等距	圆形dsDNA			1
	Cystoviridae	包膜,球形	分段dsRNA			1
	Fuselloviridae	Nonenveloped, lemon-shaped	圆形dsDNA			2
	Globuloviridae	包膜,等距	线性dsDNA			1
	Guttaviridae	Nonenveloped,卵圆形	圆形dsDNA			2
	Inoviridae	Nonenveloped,丝状	圆形ssDNA	M13		7
	Leviviridae	Nonenveloped,等距	线性ssRNA	一份,Qβ		2
	Microviridae	Nonenveloped,等距	圆形ssDNA	ΦX174	2	6
	Plasmaviridae	包膜,多形性	圆形dsDNA			1
	Tectiviridae	Nonenveloped,等距	线性dsDNA			2

表1。ICTV分类学分类噬菌体感染细菌和古生菌。

引用

1。Twort弗兰克-威廉姆斯。调查在超微病毒的本质。《柳叶刀》。1915,186 (4814):1241 - 1243。doi:10.1016 / s0140 - 6736 (01) 20383 - 3

2。D 'Herelle f .在一个看不见的微生物拮抗对痢疾杆菌:f . D 'Herelle先生短暂的注意,由Roux先生。1917。Res Microbiol。2007,158 (7):553 - 554。doi:10.1016 / j.resmic.2007.07.005

3所示。泰勒敝中断,普罗霍罗夫NS, Guerrero-Ferreira RC, et al . T4底板的结构及其功能触发鞘收缩。自然。2016,533 (7603):346 - 352。doi:10.1038 / nature17971

4所示。Erez Z, Steinberger-Levy我,沙米尔M, et al .病毒指导lysis-lysogeny决策之间的通信。自然。2017,541 (7638):488 - 493。doi:10.1038 / nature21049