Bakteriophage (Virus, das Bakterien infiziert)

Ein Bakteriophage ist ein Virus, das Bakterien infiziert. Bakteriophagen, erstmals um 1915 entdeckt, haben eine einzigartige Rolle in der Virusbiologie gespielt. Sie sind vielleicht die am besten verstandenen Viren, gleichzeitig kann ihre Struktur außerordentlich komplex sein. Ein Bakteriophage ist im Wesentlichen ein Virus, das aus DNA oder RNA besteht und in einer Proteinhülle eingeschlossen ist. Die Proteinhülle oder das Kapsid schützt das virale Genom. Einige Bakteriophagen, wie der infizierende T4-Bakteriophage E colihaben auch einen Proteinschwanz aus Fasern, die helfen, das Virus an seinen Wirt zu binden. Die Verwendung von Bakteriophagen spielte eine herausragende Rolle bei der Aufklärung, dass Viren zwei primäre Lebenszyklen haben: den Lysezyklus und den Lysogenzyklus.

Viren, die ihre infizierte Wirtszelle abtöten, sollen virulent sein. Die DNA in dieser Art von Viren wird durch den Lysezyklus reproduziert. In diesem Zyklus bindet sich der Bakteriophage an die bakterielle Zellwand und injiziert seine DNA in den Wirt. Die virale DNA repliziert und steuert die Konstruktion und Assemblierung von mehr viraler DNA und anderen viralen Teilen. Einmal zusammengesetzt, nehmen die neu produzierten Viren weiter zu und brechen auf oder lysieren ihre Wirtszelle. Die Lyse führt zur Zerstörung des Wirts. Der gesamte Zyklus kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren wie der Temperatur in 20 bis 30 Minuten abgeschlossen werden. Die Phagenreproduktion ist viel schneller als die typische Bakterienreproduktion, so dass ganze Bakterienkolonien sehr schnell zerstört werden können. Das

Gemäßigte Viren sind solche, die sich vermehren, ohne ihre Wirtszelle abzutöten. Gemäßigte Viren vermehren sich durch die lysogener Zyklus und in einen Ruhezustand eintreten. Im lysogenen Zyklus wird die virale DNA durch genetische Rekombination in das Bakterienchromosom eingefügt. Nach der Insertion wird das virale Genom als Prophage bezeichnet. Wenn sich das Wirtsbakterium vermehrt, wird das Prophagengenom repliziert und an jede bakterielle Tochterzelle weitergegeben. Eine Wirtszelle, die einen Prophagen trägt, hat das Potenzial zu lysieren, daher wird sie als lysogene Zelle bezeichnet. Unter Stressbedingungen oder anderen Auslösern kann der Prophage vom lysogenen Zyklus zum lytischen Zyklus wechseln, um die Viruspartikel schnell zu reproduzieren. Dies führt zur Lyse der Bakterienzelle. Viren, die Tiere infizieren, können sich auch über den lysogenen Zyklus vermehren. Beispielsweise tritt das Herpesvirus nach der Infektion zunächst in den Lysezyklus ein und wechselt dann in den Lysogenzyklus. Das Virus tritt in eine Latenzzeit ein und kann sich monatelang oder jahrelang im Gewebe des Nervensystems befinden, ohne virulent zu werden. Einmal ausgelöst, tritt das Virus in den Lysezyklus ein und produziert neue Viren.

Bakteriophagen können auch einen Lebenszyklus aufweisen, der sich sowohl vom lytischen als auch vom lysogenen Zyklus geringfügig unterscheidet. Im pseudolysogenen Zyklus wird die virale DNA nicht repliziert (wie im lytischen Zyklus) oder in das Bakteriengenom eingefügt (wie im lysogenen Zyklus). Dieser Zyklus tritt normalerweise auf, wenn nicht genügend Nährstoffe zur Unterstützung verfügbar sind bakterielles Wachstum. Das virale Genom wird bekannt als Präprophage das wird nicht in der Bakterienzelle repliziert. Sobald der Nährstoffgehalt wieder ausreichend ist, kann der Präprophage entweder in den lytischen oder den lysogenen Kreislauf eintreten.