Bacteriofágica (FAG) são vírus intracelulares obrigatórios que infectam especificamente as bactérias. Eles foram descobertos de forma independente por dois pesquisadores, Frederick William Twort1 na Universidade de Londres, em 1915, e Félix d’Herelle2 que confirmou a descoberta e cunhou o termo bacteriófago, em 1917, e tem sido muito estudado desde então.
estrutura Bacteriofágica
Phage have a very simple structure (Figure 1). Seu material genético está contido em uma cabeça em forma de prisma, rodeado por uma proteína capsídeo., Isto Está ligado à bainha alongada (às vezes chamada de cauda) por uma região de pescoço ou colarinho.a bainha forma um tubo oco através do qual o ADN/ARN viral é injectado na célula hospedeira e é rodeado por proteínas protectoras de bainha. Na parte inferior da bainha está a placa base à qual as fibras da cauda (normalmente seis) que facilitam a ligação à célula hospedeira estão ligadas.
Figura 1. Exemplo de estrutura de um bacteriófago.a fim de se reproduzir, phage deve primeiro entrar na célula hospedeira., Eles se ligam a receptores específicos na superfície celular bacteriana com suas fibras de cauda (adsorção) e criam um buraco, um processo que, juntamente com o apego, é coordenado pela base plate3. Um tubo rígido é propulsionado para fora da bainha, perfurando um buraco na membrana celular bacteriana através do qual eles injetam seu material genético (DNA ou RNA, cadeia dupla ou única). Eles podem então sequestrar a máquina celular da célula hospedeira para sua própria replicação se as condições circundantes são desfavoráveis em um processo chamado ciclo lítico., Alternativamente, eles podem entrar em um estado dormente, conhecido como o ciclo lisogênico, dentro da célula hospedeira, se as condições são favoráveis.
ciclo lítico
no ciclo lítico( Figura 2), por vezes referido como infecção virulenta, a praga infectante acaba por matar a célula hospedeira para produzir muitos da sua própria descendência. Imediatamente após a injecção na célula hospedeira, o genoma fagélico sintetiza as primeiras proteínas que quebram o DNA hospedeiro, permitindo que a fagé assuma o controle da maquinaria celular., The phage then uses the host cell to synthesize the remaining proteins required to build new phage particles. As cabeças e bainhas são montadas separadamente, o novo material genético embalado na cabeça e novas partículas de fagage filha construídas. Durante este processo, as células hospedeiras gradualmente se enfraquecem por enzimas fagosas e, eventualmente, rebentam, liberando em média 100-200 novos descendentes de FAG no ambiente circundante.
Figura 2. Descrição das fases do ciclo bacteriofágico.veja o ciclo lítico em ação aqui.,
ciclo Lisogénico
O ciclo lisogénico( Figura 3), por vezes referido como infecção temperada ou não virulenta, não mata a célula hospedeira, em vez de usá-la como um refúgio onde ela existe em um estado dormente. Após a injeção do DNA FAG na célula hospedeira, ele se integra no genoma do hospedeiro, com a ajuda de integrases codificadas por FAG, onde é então chamado de uma profecia., O genoma profético é então replicado passivamente juntamente com o genoma do hospedeiro como a célula hospedeira se divide por enquanto ela permanece lá e não forma as proteínas necessárias para produzir progênie. Como o genoma fagoso é geralmente relativamente pequeno, os hospedeiros bacterianos são normalmente relativamente ilesos por este processo.
Figura 3. Descrição das fases do ciclo bacteriófago lisogénico.,se uma bactéria que contém profecias é exposta a estressores, tais como luz UV, condições baixas de nutrientes, ou produtos químicos como mitomicina C, profage pode espontaneamente extrair-se do genoma do hospedeiro e entrar no ciclo lítico em um processo chamado indução.este processo, no entanto, não é perfeito e a profecia pode às vezes deixar porções de seu DNA para trás ou tomar porções de DNA hospedeiro com eles quando eles re-circularizam., Se então infectarem uma nova célula hospedeira, podem transportar genes bacterianos de uma estirpe para outra num processo chamado transdução. Este é um método pelo qual genes de Resistência a antibióticos, genes de codificação de toxinas e superantigenos e outros traços de virulência podem se espalhar através de uma população bacteriana.
trabalho Recente tem mostrado que a transição entre líticas e lysogenic infecção é dependente também da abundância de fagos em uma área como eles são capazes de produzir sentido e pequenos péptidos em um processo semelhante ao quórum sensing4.,
imunidade bacteriana à infecção por fagos
nem todas as bactérias são indefesas contra ataques de fagos, possuindo um “sistema imunológico” que lhes permite lutar de volta. CRISPR-Cas, que agora é sinônimo de modificação genética, foi proposto pela primeira vez como um “sistema imunológico adaptativo” bacteriano por Francisco Mojica 5 e independentemente por um grupo da Université Paris-Sud6 em 2005. O locus CRISPR é um conjunto de curtas sequências repetidas separadas por espaçadores com sequências únicas. Verificou-se que estas sequências de espaçadores têm homologia do ADN viral e plasmídeo, incluindo fagias., Quando atacados por um fagage previamente não numerado, novos espaçadores são adicionados em um lado do CRISPR, fazendo do CRISPR um registro cronológico do fagage que a célula e seus ancestrais encontraram. Em resposta à invasão de fagias, as sequências CRISPR são transcritas e, em parceria com as proteínas Cas, visam e destroem as sequências de FAG que são homólogas para as sequências de spacers.
Phage as genetic and molecular biology tools
The Lambda phage, originally isolated from Escherichia coli, is one of the best studied phage and formed the basis of many genetic tools., Até se disse que o uso de fagos como ferramentas levou ao desenvolvimento da biologia molecular como disciplina 7. Na década de 1950, a capacidade de recombinação do fago com o DNA hospedeiro foi explorada pela primeira vez para manipular os genomas das espécies de Salmonella e assim nasceu o processo de transdução 8. Desde então, tem sido usado como um veículo para mover material genético entre muitos organismos, incluindo manipulações genéticas fúngicas9 e até mesmo genes humanos. Foi graças à humilde Praga que a insulina humana foi produzida pela primeira vez de forma segura e barata., Também abriu aplicações no rastreio de alta capacidade de clones, desenvolvimento nanomaterial 10, tratamento antibacteriano para produtos alimentares, como ferramenta de diagnóstico e sistema de detecção e entrega de drogas 11.
O fago ϕX174 tornou-se um involuntário pioneiro em 1977, quando foi o primeiro organismo a ter toda a sua sequência dos nucleotídeos determinado, graças a Fred Sanger e colleagues12.antes da descoberta de antibióticos por Alexander Fleming em 1928, phage foi explorada como um método para o tratamento de infecções bacterianas., Na era pós-antibiótico, a atividade conveniente de amplo espectro do tratamento antibiótico significava que na maioria das pesquisas da organização sobre terapia de fagina foi abandonado. No entanto, em muitas das antigas nações soviéticas, onde havia uma falta de antibióticos ocidentais, a pesquisa sobre terapias fagadas continuou por necessidade. Com os crescentes problemas globais de resistência aos antibióticos, tem havido um ressurgimento no campo da terapia de fagos nos últimos anos., Embora a fagina seja capaz de infectar e destruir bactérias e tenha sido utilizada com sucesso para tratar a infecção com risco de vida13, a sua espécie e até mesmo a especificidade da estirpe e o potencial para a imunidade pré-existente de algumas bactérias significam que o tratamento de FAG não é actualmente um processo trivial e deve ser adaptado à infecção individual. Isto torna-o dispendioso e moroso. Por conseguinte, trata-se actualmente de um último recurso e há ainda muito trabalho a fazer neste domínio.,
The phage family tree
With the increasing availability and fundeability of nucleotide sequencing, there has been an explosion in the numbers of phage genomes submitted to databases over the past two decades14 .
Fagos são classificadas pelo Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV), como de suas 2017 atualização, existem 19 famílias de fagos que infectam bactérias e archaea (Tabela 1), mas como mais amostras de áreas mais remotas são seqüenciados isso é só tende a crescer no futuro.,
para os utilizadores móveis, deslocar para a esquerda e para a direita para ver os dados da tabela abaixo.,
Table 1., ICTV taxonomic classification of bacteriophage infecting bacteria and archaea.