Войти
Лизогенный цикл по сравнению с литическим циклом 
Лизогенный цикл: 1. Прокариотическая клетка показана зеленым цветом с ее ДНК. 2. Бактериофаг прикрепляется и высвобождает свою ДНК, показанную красным, в прокариотическую клетку. 3. Затем ДНК фага перемещается через клетку к ДНК хозяина. 4. ДНК фага интегрируется в ДНК клетки-хозяина, создавая профаг. 5. Профаг затем остается бездействующим до деления клетки-хозяина. 6. После деления клетки-хозяина ДНК фага в дочерних клетках активируется, и ДНК фага начинает экспрессироваться. Некоторые из клеток, содержащих профаг, продолжают создавать новые фаги, которые переходят к заражению других клеток. Лизогения, или лизогенный цикл, является одним из двух циклов вирусной репродукции ( литический цикл является другим). Лизогении характеризуются интеграцией бактериофага нуклеиновой кислоты в геном бактерии - хозяина или образование кругового репликона в бактериальной цитоплазме. В этом состоянии бактерия продолжает нормально жить и размножаться. Генетический материал бактериофага, называемый профагом, может передаваться дочерним клеткам при каждом последующем делении клеток, и более поздние события (например, УФ-излучение или присутствие определенных химических веществ) могут высвобождать его, вызывая пролиферацию новых фагов через литические клетки. цикл. Лизогенные циклы также могут происходить у эукариот, хотя метод включения ДНК до конца не изучен.
Разница между лизогенным и литическим циклами заключается в том, что в лизогенных циклах распространение вирусной ДНК происходит посредством обычного прокариотического размножения, тогда как литический цикл является более быстрым, поскольку он приводит к очень быстрому созданию множества копий вируса и ячейка разрушена. Одно из ключевых различий между литическим циклом и лизогенным циклом заключается в том, что последний не лизирует клетку-хозяин сразу. Фаги, которые реплицируются только через литический цикл, известны как вирулентные фаги, в то время как фаги, которые реплицируются с использованием как литического, так и лизогенного циклов, известны как умеренные фаги.
В лизогенном цикле ДНК фага сначала интегрируется в бактериальную хромосому, чтобы произвести профаг. Когда бактерия размножается, профаг также копируется и присутствует в каждой из дочерних клеток. Дочерние клетки могут продолжать репликацию с присутствующим профагом, или профаг может покинуть бактериальную хромосому, чтобы инициировать литический цикл. В лизогенном цикле ДНК хозяина не гидролизуется, но в литическом цикле ДНК хозяина гидролизуется в литической фазе.
Бактериофаги - это вирусы, которые инфицируют и размножаются внутри бактерии. Умеренные фаги (такие как фаг лямбда ) могут воспроизводиться, используя как литический, так и лизогенный цикл. Через лизогенный цикл геном бактериофага не экспрессируется и вместо этого интегрируется в геном бактерии с образованием профага. Поскольку генетическая информация бактериофага включается в генетическую информацию бактерий в качестве профага, бактериофаг пассивно реплицируется по мере деления бактерии с образованием дочерних бактериальных клеток. В этом сценарии клетки дочерних бактерий содержат профаги и известны как лизогены. Лизогены могут оставаться в лизогенном цикле в течение многих поколений, но могут переключаться на литический цикл в любое время посредством процесса, известного как индукция. Во время индукции ДНК профага вырезается из бактериального генома, транскрибируется и транслируется для образования белков оболочки вируса и регулирования литического роста.
Лизогенный цикл Модельным организмом для изучения лизогении является фаг лямбда. Интеграция профага, поддержание лизогении, индукция и контроль вырезания генома фага при индукции подробно описаны в статье о фаге лямбда.
Бактериофаги паразитируют, потому что они заражают своих хозяев, используют бактериальный механизм для размножения и, в конечном итоге, лизируют бактерии. Умеренные фаги могут приводить как к преимуществам, так и к недостаткам для своих хозяев через лизогенный цикл. Во время лизогенного цикла геном вируса включается в виде профага, а репрессор предотвращает репликацию вируса. Тем не менее, фаг умеренного климата может избежать репрессии, чтобы размножаться, производить вирусные частицы и лизировать бактерии. Умеренный фаг, избегающий репрессии, был бы недостатком для бактерий. С другой стороны, профаг может переносить гены, которые усиливают вирулентность хозяина и устойчивость к иммунной системе. Кроме того, продуцируемый профагом репрессор, который предотвращает экспрессию генов профага, придает иммунитет бактериям-хозяевам от литической инфекции родственными вирусами.
Другая система, « арбитриум», была недавно описана для бактериофагов, инфицирующих несколько видов Bacillus, в которой выбор между лизисом и лизогенией передается между бактериями посредством пептидного фактора.
При некоторых взаимодействиях между лизогенными фагами и бактериями может происходить лизогенная конверсия, которую также можно назвать фаговой конверсией. Это когда умеренный фаг вызывает изменение фенотипа инфицированных бактерий, что не является частью обычного фагового цикла. Изменения часто могут затрагивать внешнюю мембрану клетки, делая ее непроницаемой для других фагов или даже увеличивая патогенную способность бактерий для хозяина. Таким образом, умеренные бактериофаги также играют роль в распространении факторов вирулентности, таких как экзотоксины и экзоферменты, среди бактерий. Затем это изменение остается в геноме инфицированных бактерий, копируется и передается дочерним клеткам.
Было показано, что лизогенная конверсия способствует образованию биопленок у Bacillus anthracis. Штаммы B. anthracis, излеченные от всех фагов, не могут образовывать биопленки, которые представляют собой прикрепленные к поверхности сообщества бактерий, которые позволяют бактериям лучше получать доступ к питательным веществам и выдерживать стрессы окружающей среды. Помимо образования биопленок у B. anthracis, лизогенное преобразование Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis и Bacillus cereus продемонстрировало повышенную скорость или степень споруляции. При споруляции образуются эндоспоры, которые представляют собой метаболически спящие формы бактерий, которые обладают высокой устойчивостью к температуре, ионизирующему излучению, обезвоживанию, антибиотикам и дезинфицирующим средствам.
Также было показано, что невирулентные бактерии трансформируются в высоковирулентные патогены посредством лизогенного преобразования с факторами вирулентности, переносимыми лизогенным профагом. Гены вирулентности, содержащиеся в профагах в виде дискретных автономных генетических элементов, известных как дебилы, дают бактериям преимущество, которое косвенно приносит пользу вирусу за счет увеличения выживаемости лизогена.
Примеры:
Были предложены стратегии борьбы с некоторыми бактериальными инфекциями путем блокирования индукции профага (перехода от литического цикла к лизогенному) путем устранения агентов индукции in vivo. Активные формы кислорода (АФК), такие как перекись водорода, являются сильными окислителями, которые могут разлагаться на свободные радикалы и вызывать повреждение ДНК бактерий, что приводит к индукции профага. Одна из возможных стратегий борьбы с индукцией профага заключается в использовании глутатиона, сильного антиоксиданта, который может удалять промежуточные продукты свободных радикалов. Другой подход может состоять в том, чтобы вызвать сверхэкспрессию репрессора CI, поскольку индукция профага происходит только при слишком низкой концентрации репрессора CI.
