2 Multiplikationszyklen von Bakteriophagen: Lytischer Zyklus und Lysogener Zyklus

Zwei Hauptzyklen der Vermehrung von Bakteriophagen sind: 1. Lytischer Zyklus 2. Lysogener Zyklus!

Die Wirkung der meisten viralen Gene besteht darin, die Viren in die Lage zu versetzen, ihre jeweiligen Wirtszellen zu infizieren, indem sie die Wirtsmaschinerie wie Enzyme und Ribosomen verwenden und dann die Lyse der Zellen bewirken.

Nach der Lyse von Wirtszellen werden viele Viren freigesetzt, die neue Wirtszellen zur Wiederholung des Lysezyklus infizieren können. Manchmal integrieren sich Viren mit dem Wirtschromosom und replizieren sich zusammen, um einen lysogenen Zyklus zu bilden. Nehmen wir Beispiele für lytische und lysogeruc-Zyklen.

Die Multiplikation von Bakteriophagen wurde in T-Even-Phagen von E. coli von prominenten Arbeitern wie Delbruck, Luria und Lwoff untersucht. Lwoff schlug drei Stadien von Bakteriophagen vor - extrazelluläres Virion. Vegetativer Phage und Prophage. Die vollständigen Viruspartikel vor der Infektion sind extrazelluläre Virionen. Die anderen beiden Stadien sind intrazellulär und liegen nur in Form von Nukleinsäuren vor. Wenn es frei ist, autonom zu replizieren, handelt es sich um vegetativen Phagen. Es kann mit der bakteriellen DNA inseriert werden und wird zusammen mit ihr repliziert, dann ist es ein Prophet. Die Phagen, die die Fähigkeit haben, Propheten zu werden, werden "gemäßigte Phagen" genannt, und diejenigen, denen diese Eigenschaft fehlt, werden "virulente Phagen" genannt. Die Vermehrung in beiden dieser Typen kann getrennt im lytischen Zyklus (für virulente Phagen) und im lysogenen Zyklus (für gemäßigte Phagen) untersucht werden.

1. Lytischer Zyklus:

Der Vermehrungsprozess eines virulenten Phagen wird als lytischer Zyklus bezeichnet, da die Bakterienzelle des Wirts am Ende lysiert wird.

Dieser Prozess ist in folgende Stufen unterteilt:

(a) Adsorption (Abb. 6.57):

Es ist die Anlagerung von Viruspartikeln an die spezifische Wirtsbakterienzelle. Die Anbringung erfolgt an den spezifischen Rezeptorstellen an der Wand der Wirtszelle. T-gerade Phagen (T2, T4 usw.) haften mit Hilfe ihrer Schwanzfasern an den Wirtsrezeptorstellen.

(b) Durchdringung (Fig. 6.57):

Die nächste Phase ist die Injektion von Nukleinsäure des Virions in die Wirtszelle. Die Wand der nukleopeptiden Wirtszellen wird durch Lysozym hydrolysiert, das sich an der Schwanzspitze befindet und ein Loch bildet, durch das die virale Nucleinsäure über ein Endrohr in die Wirtszelle injiziert wird. Dies geschieht, wenn die Schwanzfasern nach dem Anbringen verbogen werden und die Grundplatte in Kontakt bringen
mit der bakteriellen Zellwand.

Die Schwanzhülse zieht sich zusammen und das Zentralrohr (Nadel) wird durch das Loch in der Wand gedrückt. All dieser Prozess ist ein aktiver Prozess und erfolgt auf Kosten von ATP. Die außen an der Wirtszellwand haftenden Eiweißmäntel werden „Ghosts“ genannt.

Abb. 6.56. Umwandlung des lysogenen Zustands des virulenten Zustands in mit Phagen infizierten Bakterien.

(c) Das Eclipse-Stadium:

Dieses Stadium zeigt die folgende virale DNA-Aktivität in der Wirtszelle:

(i) Immunität gegen weitere Infektion durch Phagen desselben Typs durch die Herstellung eines spezifischen Enzyms, das als "Repressoren" bezeichnet wird

(ii) Unterdrückung aller zellulären Aktivität des Wirts

(iii) Synthese neuer Enzyme durch Phagen-DNA unter Verwendung eines Aminosäurepools der Wirtszelle. Diese werden frühe Proteine ​​genannt

(iv) Diese Enzyme werden verwendet, um das Loch in der Zellwand abzudichten und die DNA des Wirts zu zerstören

(v) die frischen DNA-Moleküle synthetisieren dann einen neuen Typ von Proteinen, die als Late Proteins bezeichnet werden, die als virale Hüllproteine ​​und virale Lysozyme bezeichnet werden.

Die Hüllproteine ​​bilden Monomere, die dann zu Kapsid und anderen Viruskomponenten zusammengefügt werden.

(d) Reifung:

Es ist der Zusammenbau verschiedener Komponenten zu ausgereiften oder vollständigen Virionen. Kopf und Schwanz werden zuerst getrennt zusammengebaut und dann werden die beiden befestigt, um Hunderte neuer Phagenpartikel zu bilden.

Die Zeitspanne zwischen der Injektion von viraler Nukleinsäure und dem ersten Auftreten neuer Phagen-Nachkommen ist die Eklipsenperiode, die bei T 2 -Phagen etwa 12 Minuten beträgt. Die Gesamtzeit von der Einführung der Nukleinsäure bis zum Bruch der Wirtszellwand wird als Latenzperiode bezeichnet. Für T2-Phagen sind es etwa 18 Minuten.

(e) Lyse und Freisetzung neuer Virionen:

Die Zellwand platzt am Ende der Latenzzeit und die Virionen werden freigesetzt. Dieses Phänomen wird Lyse genannt. Die Anzahl der pro Wirtszelle produzierten Virionen ist spezifisch und wird als Burst-Größe bezeichnet. Im Allgemeinen sind es 200 - 300. Die Hauptstadien des lytischen Zyklus sind in Abb. 6.57 dargestellt.

2. Lysogener Zyklus:

Es wird durch -X (Lambda) -Phagen gezeigt, der auch E. coli-Bakterien infiziert. Strukturell hat es einen sechseckigen Kopf, der doppelsträngige kreisförmige DNA enthält, und einen zylindrischen hohlen Schwanz.

Es fehlen jedoch Schwanzfasern. Die injizierte DNA kann sich für einen bereits diskutierten lytischen Zyklus entscheiden oder einen lysogenen Zyklus durchmachen. DNA bindet sich in diesem Fall an bakterielle DNA, wird inaktiv und wird Prophage oder Provirus genannt. Hier übernimmt Phage nicht die Maschinerie des Hosts, sondern repliziert sich zusammen mit dem Host. Mit anderen Worten, die Phagen-DNA würde sich nur replizieren, wenn sich das bakterielle Chromosom repliziert und als Symbiont statt als Parasit dort verbleibt. Infizierte Bakterien werden als lysogen bezeichnet, was bedeutet, dass die Bakterienzelle eine Lyse verursacht. Ein durch Prophage erzeugtes Repressorprotein hält die anderen Phagengene in einem unterdrückten Stadium. Wenn lysogene Bakterien veränderten Umweltbedingungen wie UV-Licht oder Röntgenstrahlen oder aktiven Chemikalien wie Stickstoff-Mustard oder organischem Peroxid ausgesetzt sind, kommt es zu einer Hemmung des Repressor-Proteins, was zur Bildung lytischer Gene führt. Der Prophet wird jetzt lytisch und durchläuft einen lytischen Zyklus. Da der Prophet von E. coli die Fähigkeit besitzt, lysiert zu werden, spricht man von Lysogenin-Zellen. Die aktive Phagen-DNA während des lytischen Zyklus wird Vege-Phage oder temperierter Phage genannt. Der gesamte Vorgang des Auftretens von Phagen-DNA als Prophage und als gemäßigter Phage, die zur Lyse von Wirtszellen führen, wird Lysogenie genannt.