Классификация и морфология бактериофагов.

Бактериофаги – это вирусы бактерий.

Номенклатура бактериофагов основана на видовом наименовании хозяина (стафилококковый, стрептококковый, сальмонеллезный, дизентерийный бактериофаги, коли-бактериофаг и т.п.).

Классификация бактериофагов:

1. По типу нуклеиновой кислоты:

• ДНК-содержащие;

• РНК-содержащие.

2. По характеру взаимодействия с бактериями:

• вирулентные;

• умеренные (с полноценным/дефектным геномами).

3. По специфичности взаимодействия:

• видовые (моновалентные) – лизируют бактерии одного вида;

• поливалентные – лизируют бактерии разных видов;

• типовые (Т-фаги) – лизируют бактерий разных типов/вариантов (делят бактерии в пределах вида на фаговары).

4. По морфологии:

• однонитевые РНК/ДНК-содержащие с аналогом отростка;

• Т-нечетные фаги (двунитевые ДНК-содержащие):

• с коротким отростком;

• с длинным отростком, но несокращающимся чехлом;

• Т-четные фаги (двунитевые ДНК-содержащие) с длинны отростком и сокращающимся чехлом;

• без отростков.

Строение бактериофага на примере Т-четного фага:

Состоит из головки с кубическим типом симметрии размером 65-100 нм и хвоста длиной более 100 нм – полого стержня со спиральным типом симметрии, покрытым сокращающимся чехлом. Место соединения головки с хвостом называется воротничком. Хвост заканчивается базальной пластинкой с 6 шипиками и 6 фибриллами, о также ферментом лизоцимом (участвует в проникновении бактериофага в клетку).

Репродукция бактериофагов.

По характеру взаимодействия с бактериальной клеткой выделяют:

Вирулентные бактериофаги – взаимодействие с бактериальной клеткой заканчивается образованием фагового потомства и лизисом бактерий – продуктивный тип взаимодействия, который осуществляется по схеме:

• адсорбция бактериофага на бактериальной клетке с помощью шипиков базальной мембраны;

• проникновение в клетку (через дефект в клеточной стенке, образовавшийся с помощью лизоцима, сокращением чехла стержень проникает в клетку, нуклеиновая кислота деспирализируется и в виде нити впрыскивается в цитоплазму клетки); стадия депротеинизации отсутствует;

• эклипс-фаза;

• сборка фаговых частиц;

• лизис клетки.

Умеренные бактериофаги – это фаги, нуклеиновая кислота которых после проникновения в бактериальную клетку интегрируется в геном хозяина и реплицируется синхронно с ним – интегративный тип взаимодействия.

Дефектные бактериофаги – умеренные бактериофаги, утратившие часть своего генома и неспособные к образованию зрелых частиц, осуществляют перенос генов (трансдукцию).

Профаг – фаговая ДНК, интегрированная в геномом хозяина. Бактериальные клетки, содержащие бактериофаг в виде профага, называются лизогенными. Иногда профаг спонтанно или под воздействием мутагенов переходит в состояние вирулентного фага, и начинается продуктивный тип взаимодействия.

Лизогения – процесс встраивания умеренного бактериофага в геном клетки-хозяина в виде профага.

Лизогенная (фаговая) конверсия – это приобретение бактериями новых свойств в результате внедрения в их геном ДНК умеренного бактериофага (например, у дифтерийной палочки синтез токсина детерминируется умеренным бактериофагом).

Практическое применение бактериофагов:

1. Фагодиагностика (фагоиндикация) – выделение бактериофагов из организма больного и объектов внешней среды (косвенно свидетельствует о наличии в материале соответствующих бактерий).

2. Фагоидентификация – установления вида (фагодифференцировка) и типа (фаготипирование) бактерий (важно для эпидемиологического анализа заболевания – установление источника и путей распространения заболевания).

3. Фагопрофилактика – применения бактериофагов с целью предупреждения заболеваний в эпидемическом очаге (например, дизентерийный, сальмонеллезный и стафилококковый бактериофаги).

4. Фаготерапия – применение бактериофагов с целью лечения инфекционных заболеваний (например, пиобактериофаг, брюшнотифозный и холерный бактериофаги).

5. Научные исследования.

6. Генная инженерия – использование бактериофагов в качестве векторов.