Bakteriofager

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 23 februari 2020; kontroller kräver 125 redigeringar .
Grupp av virus

Struktur av ett typiskt bakteriofag myovirus.
namn
bakteriofager
titelstatus
inte bestämd
Förälder taxon
Domänvirus _
Representanter
Alla virus som infekterar bakterier
Bilder på Wikimedia CommonsBilder på Wikimedia Commons
Wiktionary har en post för "bakteriofag"Bakteriofager på Wiktionary

Bakteriofager , eller fager (från andra grekiska φᾰ́γω "jag slukar") är virus som infekterar bakterieceller . Tidigare kallades arkeala virus också bakteriofager , men för närvarande används denna term vanligtvis uteslutande på bakterievirus. Bakteriofager, som alla andra virus, förökar sig inuti värdcellen. Frisättningen av avkomman från de flesta bakteriofager sker genom lysering av den infekterade bakteriecellen, men under reproduktionen av bakteriofager från vissa grupper, till exempel trådformiga fager, sker frisättningen av viruspartiklar utan att förstöra cellen, vilket behåller sin livskraft. En viral partikel eller bakteriofagvirion består av ett hölje, vanligtvis ett protein, och det genetiska materialet av en enkelsträngad eller dubbelsträngad nukleinsyra ( DNA eller, mindre vanligt, RNA ). Det totala antalet bakteriofager i de flesta naturliga livsmiljöer är ungefär lika med antalet bakterier eller överstiger det med 2–10 gånger, medan det totala antalet fagpartiklar i jordens biosfär är 10 30–10 32 partiklar [1] . Bakteriofager är aktivt involverade i cirkulationen av kemikalier och energi, har en betydande inverkan på sammansättningen, dynamiken och aktiviteten hos mikrobiella samhällen, påverkar utvecklingen av mikrober, deras interaktioner med varandra och med flercelliga organismer, och deltar till och med i kontrollen av mikrober. uttrycket av mikrobiella egna gener [1] [2] . Bakterier har också ett stort antal genetiska element och molekylära strukturer kodade av dem, som har ett gemensamt ursprung med bakteriofager, "anpassade" av mikrober för ett eller annat av deras egna behov: defekta profeter, bakteriociner av R- och F-typer, AFP-profager (från engelska antifeeding prophage - prophages that interfere with nutrition ), typ VI sekretionssystem (T6SS), kontraktila system associerade med metamorfos (MAC), genöverföringsmedel (GTA ) och andra [2] . Bakteriofager, såväl som anti-virala (anti-fag) system av bakterier, har tjänat som källan till de flesta av verktygen för modern genteknik och ett antal andra teknologier [2] .

Historik

I slutet av 1800-talet var mikrobiologi en ganska utvecklad vetenskap, där ett betydande antal forskare arbetade aktivt, liksom praktiska bakteriologer anställda på kliniken och i vissa industrier. Dessutom, i början av 1900-talet var virus (filtrerbara virus i den dåvarande terminologin) redan kända: 1892 upptäcktes tobaksmosaikviruset av Dmitry Ivanovsky , och 1898 beskrevs MKS-viruset av Friedrich Löfler och Paul Frosch . Med en hög grad av sannolikhet har många forskare stött på fenomenet bakteriofag. Det finns flera dussintals artiklar publicerade före 1915 som rapporterar effekter som liknar bakteriofag [3] , bland vilka de mest kända är verk av E. Hankin, som 1896 beskrev den lytiska effekten av Ganges-vattenfiltratet på Vibrio cholerae [3] , liksom arbetet av N. F. Gamaleya , som 1897 observerade fenomenet lysis av bakterier (mjältbrand) under påverkan av ett transplanterat medel [3] [4] . År 1915 beskrev den engelske mikrobiologen Frederick Twort den så kallade glaskroppsdegenerationen av stafylokockkolonier , vars orsakande medel passerade genom porslinsbakteriefilter och kunde överföras från en koloni till en annan. Twort karakteriserade detta medel som ett virus som infekterar bakterier och föreslog till och med det möjliga evolutionära ursprunget för virus från precellulära livsformer [4] [5] .

Oberoende av Frederick Twort rapporterade den fransk-kanadensiske mikrobiologen Félix d'Hérelle 1917 upptäckten av ett virus som orsakade dysenteri, som han kallade bakteriofag [4] [6] . Den viktigaste bedriften för d'Herelle var den korrekta tolkningen av sterila fläckar (plack) bildade i ett kontinuerligt lager av bakterietillväxt på ett tätt medium (den så kallade gräsmattan) under inverkan av en utspädd fagsuspension som individuella negativa bakteriofagkolonier . D'Herelle drog den korrekta slutsatsen att placket i de flesta fall bildas av en enda fagpartikel, vilket för det första ledde till slutsatsen om fagens korpuskulära natur (i motsats till hypotesen om att ett lösligt toxin har en minimal effekt koncentration), och för det andra gav det möjlighet till praktisk mätning av koncentrationen av aktiva fagpartiklar (eller, mer exakt, plackbildande enheter) i suspensioner. Förmågan att enkelt visualisera fager och bestämma deras koncentration genom sådd har spelat en nyckelroll i vidare studier av bakteriofagers natur.

Efter att ha upptäckt fenomenet bakteriofagi utvecklade d'Herelle läran att bakteriofager som lever i tarmarna hos människor och djur kan anpassa sig till reproduktion på patogena bakterier och spelar en nyckelroll i naturlig immunitet, vilket säkerställer att en sjuk organism återhämtar sig till och med en större omfattning än känt i medan cellulära och humorala immunitetsfaktorer [7] [8] [4] . Denna position lockade d'Herelle och hans anhängare till en spänd vetenskaplig konfrontation med Jules Bordet och hans skola, som försökte bevisa att bakteriofag inte är resultatet av verkan av en specifik parasit, utan uppstår som ett resultat av en inre "fysiologisk obalans " av bakterier [4] [8] . Detta motstånd, även om det uppmärksammat ett antal forskare på problemet med bakteriofag, försenade något det breda erkännandet av d'Herelles syn på bakteriofagen som en ultramikroskopisk organism. Dessa tvister löstes slutligen endast tack vare användningen av elektronmikroskopet, som i början av 1940-talet gjorde det möjligt att direkt observera bakteriofagvirioner [4] .

Men redan 1922 föreslog den tyske genetikern Hermann Möller , baserat på resultaten av d'Herelle och J. Bordes medarbetare Andre Grazia, att "d'Herelle-kroppar" (bakteriofager) representerar gener som kan överföras (i moderna termer, föreslog ). att bakteriofager är ett överförbart genetiskt program), vilket enligt Möller möjliggjorde "att attackera genproblemet från en helt ny vinkel" och gav hopp om att genetiker snart skulle kunna "mala gener i en mortel eller baka i ugn" [ 9] [4] .

Under 1940-talet - början av 1950-talet, som ett resultat av arbetet i den så kallade faggruppen, vars informella ledare var Max Delbrück , samt gruppen av Joshua Lederberg och ett antal andra forskarlag, bekräftades denna hypotes helt. Under 1930- och 1950-talen arbetade många forskare också med att avslöja mekanismerna för lysogeni, vilket först beskrevs av d'Herelle och Bordet, som dock inte kunde tolka deras observationer korrekt. Problemet löstes till slut som ett resultat av arbetet i Andre Lvovs grupper i Frankrike och D. Lederberg. De visade att profeten, det genetiska materialet i en tempererad bakteriofag, finns i varje lysogen cell, men manifesteras endast hos vissa i processen med så kallad induktion. Dessutom var det möjligt att visa att profeter inte bara finns i cellen, utan är integrerade i sin egen genetiska apparat, kromosomen [10] [4] . Dessa arbeten (i kombination med forskningen om bakteriell genetik som utvecklades samtidigt) lade grunden till molekylär genetik och molekylärbiologi och ledde till skapandet av det moderna konceptet med viruset som ett överförbart genetiskt program, såväl som konceptet av proviruset, en tillfälligt "vilande" form av vissa virus integrerade i cellgenomet.

Förutom sin banbrytande forskning om bakteriofagens natur, föreslog F. d'Herelle också introduktionen av in vitro erhållen bakteriofag som en behandling för bakteriella infektioner [7] [4] . Detta tillvägagångssätt är känt som fagterapi. Enligt d'Herelle själv kännetecknades fagterapimetoden i hans händer av imponerande effektivitet [7] , och på 1920-1930-talet var denna teknik extremt populär i väst, såväl som i Sovjetunionen. Instabila resultat av behandling med bakteriofager, såväl som uppkomsten av sulfanilamidläkemedel och antibiotika, har dock lett till att intresset för fagterapi nästan försvunnit inom västerländsk medicin [11] [4] . I Sovjetunionen (och efter landets kollaps - i Ryssland och Georgien) fortsatte denna metod att tillämpas. Under 2010–2020 ses fagterapi återigen som en lovande metod för att bekämpa bakterieinfektioner, potentiellt kunna mildra konsekvenserna av den globala krisen orsakad av spridningen av antibiotikaresistens [12] [13] .

Bakteriofagernas roll i biosfären

Bakteriofager är de mest talrika, utbredda i biosfären och, förmodligen, den mest evolutionärt antika gruppen av virus [14] [15] [2] . Den ungefärliga storleken på den globala fagpopulationen är mer än 10 30 fagpartiklar [16] .

Under naturliga förhållanden finns fager på de platser där det finns bakterier som är känsliga för dem, och i vissa ekosystem, till exempel i vattenkroppar, överstiger antalet fagpartiklar antalet bakterier med 2-10 gånger. Som regel gäller att ju rikare ett eller annat substrat (jord, utsöndringar från människor och djur, vatten, etc.) är i mikroorganismer, desto mer finns motsvarande fager i det, men det finns undantag.

Det indirekt uppmätta bidraget från faginfektion till den dagliga dödligheten för bakterier är 10–70 %, beroende på den specifika livsmiljön.

Trots det stora antalet fagpartiklar i naturliga medier är isolering av bakteriofager till specifika bakteriestammar som finns i dessa medier inte alltid lätt. Orsakerna till denna anomali, såväl som mekanismerna som stabiliserar samexistensen av fager och bakterier som är känsliga för dem, är olika och inte helt förstådda. En viktig roll spelas av en mängd olika stammar av bakterier och fager i naturliga livsmiljöer. Eftersom fager vanligtvis är mycket värdspecifika, kan den absoluta koncentrationen av mikrobiella celler från varje stam och bakteriofager som är aktiva mot dem vara låg (även om den totala koncentrationen av alla bakterier och alla fager kan vara ganska hög [17] [2] . resultat, både minimum i blandade system (till exempel i vatten), döda vinnaren enlighet med det ökar trycket från en faginfektion på en viss bakteriepopulation med dess täthet framgångsrika arter och stammar jämfört med mindre populationer [17] [2] . Dessutom, när en bakteriecell lyseras av en bakteriofag, omvandlas det mesta av den bakteriella biomassan till ett fint dispergerat lösligt organiskt ämne som fungerar som föda för andra heterotrofa bakterier. Som ett resultat av detta kan faginfektion inte begränsar bara reproduktionen av de starkaste arterna, men omfördelar också det ekologiska ämne. Enligt befintliga modeller kommer upp till 26 % av den totala volymen av primärproduktion av organiskt material i marina ekosystem in i poolen av löst organiskt material som ett resultat av viral (främst fag) cellys av olika organismer. Således bibehåller faginfektion bakteriell mångfald och stimulerar deras metaboliska aktivitet, åtminstone i vissa ekosystem.

Bakteriofager finns också i betydande mängder i terrestra ekosystem. Således finns fager som lyserar celler av olika typer av markmikroorganismer i jordar. Särskilt rika på fager är chernozems och jordar på vilka organiska gödningsmedel applicerades. Virussamhällen (virom), som nästan uteslutande består av bakteriofager, är också associerade med mikrobiomet i människo- och djurkroppen; tarmvirom är särskilt många och olika [18] . Bakteriofager spelar en viktig roll för att kontrollera antalet mikrobiella populationer, i autolysen av åldrande celler och i överföringen av bakteriegener, som fungerar som vektor-"system" [19] [2] .

Det antas att tarmvirom spelar en väsentlig roll i makroorganismens homeostas och i patogenesen av vissa sjukdomar.

Bakteriofager spelar också en stor roll i utvecklingen av bakterier. Genom transduktion introducerar de nya gener eller nya varianter av befintliga gener i bakteriegenomet. Det har beräknats att cirka 1024 handlingar av bakteriell fagtransduktion äger rum i biosfären per sekund [20] .

Den höga specialiseringsnivån, långvariga existensen och förmågan att snabbt föröka sig i lämplig värd bidrar till att de bevaras i en dynamisk balans mellan en mängd olika bakteriearter i alla naturliga ekosystem. När en lämplig värd inte är tillgänglig kan många fager förbli smittsamma i årtionden [21] , men i verkliga ekosystem sträcker sig halveringstiden för viruspartiklar från flera timmar till flera dagar. Fagpartiklar inaktiveras av ultraviolett bestrålning, kan irreversibelt binda till olika partiklar, dö som ett resultat av en improduktiv infektion av fysiologiskt inaktiva eller döda bakterieceller, kan ätas bort av vissa typer av protozoer och förstörs av många andra faktorer. I de flesta fall balanseras den dagliga produktionen av fagpartiklar av deras förstörelse.

Struktur av bakteriofager

Bakteriofager skiljer sig åt i kemisk struktur, typ av nukleinsyra, morfologi och interaktion med bakterier. Fager är hundratals och tusentals gånger mindre än mikrobiella celler.

En typisk fagpartikel (virion) består av ett huvud och en svans. Svansens längd är vanligtvis 2-4 gånger huvudets diameter. Huvudet innehåller genetiskt material - enkelsträngat eller dubbelsträngat RNA eller DNA med transkriptasenzymet i ett inaktivt tillstånd, omgivet av ett protein- eller lipoproteinskal - en kapsid som bevarar genomet utanför cellen [22] .

Nukleinsyra och kapsid utgör tillsammans nukleokapsiden. Bakteriofager kan ha en ikosaedrisk kapsid sammansatt av flera kopior av ett eller två specifika proteiner. Vanligtvis består hörnen av pentamerer av proteinet, och stödet på varje sida består av hexamerer av samma eller ett liknande protein. Dessutom kan fager vara sfäriska, citronformade eller pleomorfa till formen [14] .

Svansen, eller processen, är ett proteinrör - en fortsättning på huvudets proteinskal, vid svansbasen finns en ATPas som regenererar energi för injektion av genetiskt material. Det finns också bakteriofager med kort process, utan process, och filamentösa [23] .

Huvudet är runt, sexkantigt eller stavformat, 45–140 nm i diameter. Processen är 10–40 nm tjock och 100–200 nm lång. Vissa av bakteriofagerna är runda, andra är trådformade, 8 × 800 nm stora. Längden på nukleinsyrasträngen är många gånger större än storleken på huvudet i vilket den är i vridet tillstånd, och når 60-70 mikron. Processen ser ut som ett ihåligt rör omgivet av ett hölje som innehåller kontraktila proteiner som liknar muskelproteiner. I ett antal virus kan höljet dra ihop sig och exponera en del av staven. I slutet av processen har många bakteriofager en basalplatta, från vilken tunna långa filament sträcker sig, vilket underlättar fastsättningen av fagen till bakterien. Den totala mängden protein i en fagpartikel är 50-60 %, nukleinsyror - 40-50 % [24] .

Fager, som alla virus, är intracellulära parasiter och är inte kapabla till oberoende reproduktion. Även om de innehåller all information för att starta sin egen reproduktion i lämplig värd, saknar de maskineriet för att generera energi och ribosomerna för att syntetisera protein. Storleken på kända faggenom varierar från några tusen till 498 tusen baspar (genomet av G-fagen som infekterar baciller ) [25] [26] .

Klassificering av bakteriofager

Ett stort antal isolerade och studerade bakteriofager bestämmer behovet av deras systematisering. Detta görs av International Committee on the Taxonomy of Viruses (ICTV). För närvarande, enligt den internationella klassificeringen och nomenklaturen av virus, delas bakteriofager upp beroende på typen av nukleinsyra och morfologi.

För tillfället kännetecknas nitton familjer. Av dessa är endast två RNA-innehållande och endast fem familjer är omslutna. Av familjerna med DNA-innehållande virus har endast två familjer enkelsträngade genom. I nio DNA-innehållande familjer representeras genomet av cirkulärt DNA, medan det i de andra nio är linjärt. År 2000 ansågs nio familjer vara specifika för bakterier endast, de andra nio endast för archaea, och medlemmar av Tectiviridae- familjen troddes infektera både bakterier och archaea [27] .

ICTV-klassificering av bakteriella och arkeala virus [28]
Ordning Familj Morfologi Nukleinsyra Exempel
Caudovirales Myoviridae Skidlös , sammandragande svans Linjärt dsDNA T4 fag , μ fag , PBSX, P1Puna-liknande, P2, I3, Bcep 1, Bcep 43, Bcep 78
Siphoviridae Bar, icke-sammandragande svans (lång) Linjärt dsDNA Fag λ , fag T5 , C2, L5, HK97, N15
Podoviridae Skidlös, icke-sammandragande svans (kort) Linjärt dsDNA T7- fag , T3-fag , P22, P37
Ligamenvirales Lipothrixviridae Mantlad, stavformad Linjärt dsDNA Acidianus filamentous virus 1 - 3 , 6 - 9
Rudiviridae Utan skal, stavformad Linjärt dsDNA Sulfolobus islandicus stavformat virus 1 , 2
okänd Ampullaviridae Belagd, flaskformad Linjärt dsDNA
Bicaudaviridae Utan skal, citronformad Cirkulärt dsDNA
Clavaviridae Utan skal, stavformad Cirkulärt dsDNA
Corticoviridae Utan skal, isometrisk Cirkulärt dsDNA
Cystoviridae Mantlad, sfärisk Segmenterad dsRNA
Fuselloviridae Utan skal, citronformad Cirkulärt dsDNA
Globuloviridae Skalad, isometrisk Linjärt dsDNA
Guttaviridae Utan skal, äggformad Cirkulärt dsDNA
Inoviridae Utan slida, filiform Cirkulärt ssDNA M13
Leviviridae Utan skal, isometrisk Linjär ssRNA MS2 , Qp
mikroviridae Utan skal, isometrisk Cirkulärt ssDNA ΦX174
Plasmaviridae Mantlad, pleomorf Cirkulärt dsDNA
Tectiviridae Utan skal, isometrisk Linjärt dsDNA

Livscykel

Beroende på arten av interaktionen mellan en bakteriofag och en bakteriecell, särskiljs virulenta och tempererade fager [23] . Virulenta fager kan bara öka i antal genom den lytiska cykeln [21] . Måttliga bakteriofager efter celldelning är i profagtillståndet ( lysogen cykel).

De inledande stadierna av interaktion med en bakteriecell är desamma för tempererade och virulenta bakteriofager. Bakteriofager fäster till fagspecifika receptorer på ytan av bakteriecellen. Svansen på fagen, med hjälp av enzymer som finns i dess ände (främst lysozym), löser lokalt upp cellmembranet, drar ihop sig och DNA:t som finns i huvudet injiceras i cellen, medan bakteriofagens proteinskal förblir utanför .

När den lytiska cykeln initieras orsakar det injicerade DNA:t en fullständig omstrukturering av cellmetabolismen: syntesen av bakteriellt DNA, RNA och proteiner stoppas. Fagnukleinsyran replikerar. Bakteriofag-DNA-replikation sker enligt en semi-konservativ mekanism och utförs med deltagande av dess egna DNA-polymeraser. Bakteriofag-DNA börjar transkriberas med sitt eget transkriptasenzym, som efter att ha kommit in i bakteriecellen aktiveras. Först syntetiseras tidiga och sedan sena mRNA , som går in i värdcellens ribosomer, där tidiga (DNA-polymeraser, nukleaser) respektive sena bakteriofagproteiner (kapsid- och svansproteiner, lysozym, ATPas och transkriptasenzymer) syntetiseras. Efter syntesen av sena proteiner och fullbordandet av DNA-replikationen sker den slutliga processen - mognad av fagpartiklar eller kombinationen av fag-DNA med ett höljeprotein och bildandet av mogna infektiösa fagpartiklar [29] . Varaktigheten av denna process kan vara från flera minuter till flera timmar [21] . Sedan sker cellys och nya mogna bakteriofager frisätts [23] .

Vid initiering av den lysogena cykeln interagerar fagens genetiska material reversibelt med värdcellens genetiska system, integreras i kromosomen eller kvarstår som en plasmid [21] . Således replikerar det virala genomet synkront med värd-DNA och celldelning, och en bakteriofag i detta tillstånd kallas en profag. En bakterie som innehåller en profag blir lysogen tills profeten under vissa förhållanden eller spontant stimuleras att utföra den lytiska cykeln. Övergången från lysogeni till lysis kallas lysogen induktion, eller profaginduktion [20] [30] . Faginduktion påverkas starkt av värdcellens tillstånd före induktion, såväl som tillgången på näringsämnen och andra förhållanden som finns vid tidpunkten för induktion. Dåliga tillväxtförhållanden gynnar den lysogena vägen, medan goda förhållanden gynnar lyseringsreaktionen [21] [23] [29] . Fall av spontan induktion är kända. Tempererade fager från familjen Inoviridae kan reproducera sig stabilt utan att orsaka dödsfall hos värdceller [31] .

En mycket viktig egenskap hos bakteriofager är deras specificitet: bakteriofager lyserar kulturer av en viss art, dessutom finns det så kallade typiska bakteriofager som lyserar varianter inom en art, även om det finns flervärda bakteriofager som parasiterar bakterier av olika arter [32] [33 ] .

Fagisoleringsmetoder

Direkt metod

Fagen erhålls och studeras i testmaterialets filtrat . Närvaron och aktiviteten av en fag är känd genom lysen av en kultur som är känslig för den [34] .

Anrikningsmetod

Det förberedande filtratet införs i buljongkulturen av motsvarande mikroorganismer. Sådd inkuberas - fagen förökar sig i odlingscellerna och följaktligen ökar antalet ( titer ) aktiva fagpartiklar. Därefter filtreras buljongen och fagens egenskaper och aktivitet bestäms [34] .

Applikation

I biologi

Bakteriofager används inom genteknik som vektorer som överför DNA-segment; naturlig överföring av gener mellan bakterier genom vissa fager ( transduktion ) är också möjlig.

Fagvektorer skapas vanligtvis på basis av en tempererad bakteriofag λ innehållande en dubbelsträngad linjär DNA-molekyl. De vänstra och högra armarna av fagen har alla gener som behövs för den lytiska cykeln (replikation, reproduktion). Den mellersta delen av genomet av bakteriofag λ (innehåller gener som styr lysogeni, det vill säga dess integration i en bakteriecells DNA) är inte väsentlig för dess reproduktion och är cirka 25 tusen baspar. Denna del kan ersättas av ett främmande DNA-fragment. Sådana modifierade fager går igenom den lytiska cykeln , men lysogeni förekommer inte. Bakteriofag A-baserade vektorer används för att klona eukaryota DNA-fragment (dvs större gener) upp till 23 kb i storlek. Dessutom är fager utan insättningar mindre än 38 kbp. eller tvärtom med för stora skär - mer än 52 kbp. utvecklas inte och infekterar inte bakterier [35] .

M13-bakteriofager, T4-fager , T7 - fager och λ-fager används för att studera protein-protein-, protein-peptid- och DNA-proteininteraktioner genom fagdisplay .

Eftersom bakteriofagreproduktion endast är möjlig i levande celler, kan bakteriofager användas för att bestämma bakteriers livsduglighet. Denna riktning har stora utsikter, eftersom en av huvudfrågorna i olika biotekniska processer är bestämningen av livskraften hos de kulturer som används. Med hjälp av metoden för elektro-optisk analys av cellsuspensioner visades det att det är möjligt att studera stadierna av interaktion mellan en fag-mikrobiell cell [36] .

I medicin

Ett av användningsområdena för bakteriofager är antibakteriell terapi, ett alternativ till att ta antibiotika . Till exempel används bakteriofager: streptokocker , stafylokocker , klebsiella , polyvalent dysenteri , pyobakteriofag, coli, proteus och coliproteus och andra. Vanligtvis är bakteriofager mer effektiva än antibiotika där det finns biologiska membran belagda med polysackarider, genom vilka antibiotika vanligtvis inte tränger igenom [37] . Användningen av bakteriofager för medicinska ändamål är utbredd i Georgien [38] [39] . I Ryssland är 13 fagbaserade läkemedel registrerade och används [1] . De användes i stor utsträckning för att förhindra dysenteri efter översvämningen 2012 i Krymsk [40] . Från och med 2000 har den terapeutiska användningen av bakteriofager inte godkänts i väst , även om fager har använts för att döda matförgiftande bakterier som Listeria [41] . I november 2020 tillkännagav Adaptive Phage Therapeutics, en amerikansk tillverkare av fagpreparat, sitt godkännande från Food and Drug Administration (FDA) för medicinsk användning av bakteriofager . Medlidande terapi för lunginflammation och bakteriemi på grund av antibiotikaresistenta stammar av Acinetobacter baumannii , Pseudomonas aeruginosa och Staphylococcus aureus har godkänts för COVID-19- patienter i USA sedan det datumet [42] . I september 2021 var 45 kliniska prövningar av fagpreparat kända. Av dessa tillhörde 19 USA och 10 till EU-länderna. Ryssland och Georgien stod för en studie vardera [43] .

I växtodling

Bakteriofager kan användas för att bekämpa viktiga jordbruksväxtpatogener . Deras tillämplighet för bearbetningsanläggningar före skörd och vid bearbetning efter skörd av produkter visas. Höga titrar av lytiska fager används för att förbättra effektiviteten och förhindra utvecklingen av resistens i den bakteriella värden. Ett hinder för användningen av fagpreparat för växtskydd är fagpartiklarnas känslighet för ultraviolett ljus. För att öka livslängden för fager i fyllosfären kan fager appliceras på kvällen. En stabil population av fager på ytan av löv kan skapas genom att använda olika hjälppreparat, såsom skummjölk, blandad med faglösningar. Det är också möjligt att använda icke-patogena bärarbakterier som säkerställer förökning och överlevnad av fager på växtytan [44] . I experiment som utvärderade effektiviteten av bakteriofager för att skydda potatis, visades en femfaldig ökning av avkastningen [45] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 Sergey Golovin Bacteriophages: killers as saviors Arkivexemplar daterad 10 juni 2017 på Wayback Machine // Science and Life . - 2017. - Nr 6. - S. 26-33
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Letarov A. V. Moderna koncept för bakteriofagbiologi. — M. : DeLi, 2019. — 384 sid. - ISBN 978-5-6042712-4-7 .
  3. ↑ 1 2 3 Abedon ST, Thomas-Abedon C, Thomas A, Mazure H (2011). "Bakteriofags förhistoria: Är eller är inte Hankin, 1896, en fagreferens?". Bakteriofag . 1 (3): 174-178. DOI : 10.4161/bact.1.3.16591 . PMID22164351  . _
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A.V. Letarov. Historien om tidiga studier av bakteriofager och födelsen av huvudkoncepten för virologi  (ryska)  // Biokemi: tidskrift. - 2020. - T. 85 , nr 9 . — S. 1189–1212 . - doi : 10.31857/S0320972520090031 .
  5. ↑ Twort FW (1915). "En undersökning om naturen hos ultramikroskopiska virus" . The Lancet . 186 (4814): 1241-1243. DOI : 10.1016/S0140-6736(01)20383-3 .
  6. ↑ d'Hérelles F (1917). Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques. Comptes Rendus Academie des Sciences Paris . 165 : 373-375.
  7. ↑ 1 2 3 D'Herelle F. Bakteriofag och fenomenet återhämtning. - Tiflis: Tiflis State University Publishing House, 1935.
  8. ↑ 1 2 Felix d'Herelle. Självbiografi av Félix d'Hérelle 1873-1949 . — Paris, DL 2017. — 1 v. (XXIX-347 s.) sid. - ISBN 978-2-86728-015-3 , 2-86728-015-X.
  9. ↑ Muller HJ (1922). "Variation på grund av förändring i den individuella genen". Den amerikanska naturforskaren . 56 (642): 32-50.
  10. ↑ Lwoff A (1953). Lysogeni. Bakteriologiska recensioner . 17 (4): 269-337. DOI : 10.1128/br.17.4.269-337.1953 . PMID  13105613 .
  11. ↑ Sommar-VM (2012). "Den konstiga historien om fagterapi". Bakteriofag . 2 (2): 130-133. DOI : 10.4161/bact.20757 . PMID23050223  . _
  12. ↑ McCallin, S. Kliniska prövningar av Bacteriophage Therapeutics // Bacteriophages / S McCallin, H Brüssow. - Cham : Springer, 2017. - doi : 10.1007/978-3-319-40598-8_38-1 .
  13. ↑ Atterbury, RJ. Användningen av bakteriofager i veterinärterapi // Bakteriofager / RJ Atterbury, PA Barrow. - Cham : Springer, 2019. - doi : 10.1007/978-3-319-40598-8_32-1 .
  14. ↑ 1 2 Ackermann HW (2003). "Bakteriofagobservationer och evolution". Forskning i mikrobiologi . 154 (4): 245-251. DOI : 10.1016/S0923-2508(03)00067-6 . PMID  12798228 .
  15. ↑ Hendrix RW (2002). "Bakteriofager: majoritetens utveckling". Teoretisk populationsbiologi . 61 (4): 471-480. DOI : 10.1006/tpbi.2002.1590 . PMID  12167366 .
  16. ↑ Suttle CA (2005). "Virus i havet". naturen . 437 (7057): 356-361. DOI : 10.1038/nature04160 . PMID  16163346 .
  17. ↑ 1 2 Weinbauer MG (2004). "Ekologi av prokaryota virus". FEMS mikrobiologirecensioner . 28 (2): 127-181. DOI : 10.1016/j.femsre.2003.08.001 . PMID  15109783 .
  18. ↑ Shkoporov AN, Hill C (2019). "Bakteriofager i den mänskliga tarmen: mikrobiomets "kända okända". Cellvärd och mikrober . 25 (2): 195-209. DOI : 10.1016/j.chom.2019.01.017 . PMID  30763534 .
  19. ↑ Shestakov S. V.  Hur horisontell genöverföring sker i bakterier och vad som begränsar den. Ekologisk genetik 2007. - V. 5. - Nr 2. - C. 12-24.
  20. ↑ 1 2 Tettelin H, Masignani V, Cieslewicz MJ, et al. (2005). "Genomanalys av flera patogena isolat av Streptococcus agalactiae : implikationer för det mikrobiella "pan-genomet"". Proc Natl Acad Sci USA . 102 (39): 13950-13955. DOI : 10.1073/pnas.0506758102 . PMID  16172379 .
  21. ↑ 1 2 3 4 5 Guttman B., Raya R., Kutter E. Basic Phage Biology, in Bacteriophages: Biology and Applications, (Kutter E. och Sulakvelidze A., red.), CRP Press, 2005 FL. - S. 29-66.
  22. ↑ Kovaleva E. N.  Skapande av en biologisk produkt baserad på isolerade och studerade bakteriofager av Enterococcus faecalis : Dis. … cand. biol. Vetenskaper. - Saratov, 2009. - 151 sid.
  23. ↑ 1 2 3 4 Ozherel'eva N. G.  Brief Medical Encyclopedia, M. : förlag "Soviet Encyclopedia", 1989. - andra upplagan.
  24. ↑ Bakteriofager // Stora sovjetiska encyklopedin  : [i 30 volymer]  / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
  25. ↑ Molecular Medical Microbiology / Yi-Wei Tang, Max Sussman, Dongyou Liu, Ian Poxton, Joseph Schwartzman. — 2 uppl. - Academic Press, 2014. - Vol. 1. - S. 579. - 2216 sid. — ISBN 9780123977632 .
  26. ↑ Bacillus fag G, komplett genom . GenBank . Hämtad 23 juli 2017. Arkiverad från originalet 21 augusti 2018.
  27. ↑ Virustaxonomi. Klassificering och nomenklatur av virus. Sjunde rapporten från International Committee on Taxonomy of Viruses / Redigerad av MHV van Regenmontel et al. - San Diego: Academic Press, 2000. - S. 43-53, 64-129.
  28. ↑ Mc Grath S och van Sinderen D (redaktörer). Bakteriofag: genetik och molekylärbiologi  (engelska) . — 1:a. – Caister Academic Press, 2007. - ISBN 978-1-904455-14-1 .
  29. ↑ 1 2 Mikrobiologi: lärobok. bidrag / V. V. Lysak. - Minsk: BGU, 2007. - 430 sid.
  30. ↑ Raya RR, Hébert EM Isolering av fag via induktion av lysogener. Bakteriofager: Metoder och protokoll, Volym 1: Isolering, karaktärisering och interaktion (Martha RJ Clokie, Andrew M. Kropinski (red.), 2009. - V. 501. - S. 23-32.
  31. ↑ Harper, D.R. Introduktion till bakteriofager // Bakteriofager. - Cham : Springer, 2020. - doi : 10.1007/978-3-319-40598-8_48-2 .
  32. ↑ Adams M. Bacteriophages / M. Adams. - M. : Medgiz, 1961. - 521 sid.
  33. ↑ Goldfarb D. M. , Bacteriophagy / D. M. Goldfarb. - M. : Medgiz, 1961. - 299 sid.
  34. ↑ 1 2 Kamysheva K. S. Fundamentals of microbiology and immunology. - 2:a uppl. — Rostov n/a. : Phoenix, 2019. - 381 sid. - ISBN 978-5-222-31587-3 .
  35. ↑ Shchelkunov S. N. Genteknik / S. N. Shchelkunov. - Novosibirsk: Sib. univ. förlag, 2004. - 496 sid.
  36. ↑ Guliy OI, Bunin VD, O'Neil D, Ivnitski D, Ignatov OV (2007). "En ny elektrooptisk metod för snabb analys av cellviabilitet". Biosensorer och bioelektronik . 23 (4): 583-587. DOI : 10.1016/j.bios.2007.06.008 . PMID  17764921 .
  37. ↑ Aguita, Maria . Bekämpa bakteriell infektion , LabNews.co.uk. Arkiverad från originalet den 20 augusti 2021. Hämtad 5 maj 2009.
  38. ↑ Parfitt T (2005). "Georgien: ett osannolikt fäste för bakteriofagterapi". The Lancet . 365 (9478): 2166-2167. DOI : 10.1016/S0140-6736(05)66759-1 . PMID  15986542 .
  39. ↑ Thiel K (2004). "Gammal dogm, nya knep - fagterapi från 2000-talet." Natur Bioteknik . 22 (1): 31-36. DOI : 10.1038/nbt0104-31 . PMID  14704699 .
  40. ↑ Alla unga invånare i Krymsk är vaccinerade mot hepatit A | RIA FederalPress . Hämtad 22 juli 2014. Arkiverad från originalet 27 juli 2014.
  41. ↑ Pirisi A (2000). "Fagterapi - fördelar jämfört med antibiotika?". The Lancet . 356 (9239): 1418. DOI : 10.1016/S0140-6736(05)74059-9 . PMID  11052592 .
  42. ↑ FDA rensar utökad åtkomst IND för APT:s fagbanksterapi för att bekämpa COVID-19-relaterade bakterieinfektioner (18 november 2020). Hämtad: 30 september 2022.
  43. ↑ Sökresultat . ClinicalTrials.gov . Hämtad 11 september 2021. Arkiverad från originalet 11 september 2021.
  44. ↑ Jones, JB. Grödanvändning av bakteriofager // Bakteriofager / JB Jones, AM Svircev, AŽ Obradović. - Cham : Springer, 2018. - doi : 10.1007/978-3-319-40598-8_28-1 .
  45. ↑ Voronina MV, Bugaeva EN, Vasiliev DM, et al. (2019). "Karakterisering av Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum bakteriofag PP16 prospektiv för biokontroll av mjuk röta av potatis”. mikrobiologi . 88 (5): 451-460. DOI : 10.1134/S0026261719040118 .

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Mikrobiologi: Virus
Strukturera
Virus livscykel
  • Viruspenetration
  • Virusreplikation
  • Virussläpp
  • Viral latens
Genetik
Övrig