Bakteriofag T2 (E. coli): definicija, življenjski cikel in pomen
Bakteriofag T2 (E. coli): definicija, življenjski cikel in pomen — odkrijte mehanizem okužbe, vbrizg DNK, Hershey‑Chase dokaze in vlogo v molekularni biologiji.
Fag T2 se pravilneje imenuje fag T2 bakterije Enterobacteria. Je virulenten bakteriofag, ki okuži bakterije Escherichia coli. Vsebuje linearno dvoverižno DNK in je prekrit z zaščitnim beljakovinskim plaščem. T2 je "fag z repom", eden od skupine, znane kot "T4-podobni virusi" ali T-even fagi (npr. T2, T4, T6).
Opis in morfologija
Fagi iz skupine T-even imajo ikosaedrično glavo, v kateri je shranjena DNK, ter kontraktilni rep s specializiranimi repnimi vlakni, ki prepoznajo receptorje na površini bakterijske celice. Njihova genom je relativno velik za bakteriofage in vsebuje številne gene, potrebne za hitro prevzemanje nadzora nad bakterijsko celico. DNK teh fagov je linearna, pogosto z značilnostmi, kot so terminalna redundanca in circularna permutacija, kar omogoča značilen način pakiranja v glave med sestavo novega faga.
Življenjski cikel (litični)
T2 je tipični virulentni (litični) fag — ne vgrajuje svojega genoma v bakterijsko kromosom, temveč takoj sproži proizvodnjo novih partiklov in nato povzroči lizo (počenje) gostiteljske celice. Glavne stopnje cikla so:
- Adsorpcija: fagnovi repni deli prepoznajo in se vežejo na specifične receptorje na površini E. coli (npr. komponenta LPS ali druge membrane).
- Vnos DNK: po stiku se repna ovojnica skrči in DNK faga potisne v citoplazmo bakterije, medtem ko večina beljakovin ovojnice ostane zunaj.
- Prevzem gostitelja: vbrizgana DNK usmerja bakterijsko celico, da preneha z običajno presnovo in začne proizvajati virusne komponente — najprej zgodnje gene, ki preprečijo gostiteljevo obrambo in razgradijo bakterijsko DNK, nato srednje in pozne gene za sintezo strukturalnih proteinov.
- Replikacija in sinteza: fagova DNK se replikuje z uporabo lastnih in/ali gostiteljskih encimov; poteka intenzivna sinteza beljakovin in sestavnih delov faga.
- Asamblaža: glave (kapezide) se napolnijo z DNK, repni deli in repna vlakna se pritrdijo — sestava poteka v citoplazmi.
- Liza: novi fagi sproščajo encime (npr. endolizine) in proteine (holine), ki razgradijo bakterijsko celično steno, kar povzroči počenje celice in sprostitev sto do nekaj sto potomskih partiklov (burst size je odvisen od rastnih pogojev).
Poskusi Hershey–Chase
Poskusi Hershey-Chase, ki sta jih izvedla Alfred Hershey in Martha Chase, so ključni v razumevanju vloge DNK kot genetskega materiala. Uporabila sta fag T2 in označila njegovo DNK z radioaktivnim fosforjem-32 ter proteinsko ovojnico z radioaktivnim žveplom-35. Po infekciji in vrtenju v mešalniku (da so ločili prazne ovojnice od bakterijskih celic) so ugotovili, da v celice vstopi predvsem radioaktivni fosfor (DNK), medtem ko večina proteinske znamke ostane zunaj. S tem je bilo jasno dokazano, da je DNK nosilec dednih informacij, ne beljakovina.
Pomen in uporabe
Fagi, kot je T2, so imeli in še imajo velik pomen v molekularni biologiji in genetiki. Nekatere pomembne vloge so:
- Modelni organizmi: pomagali so odkriti osnovne principe dedovanja, replikacije DNA, transkripcije, prevajanja in genske regulacije.
- Orodja za raziskave: študij fagnovih encimov in procesov je vodil do odkritij, ki so omogočila razvoj biokemije in molekularnih tehnik.
- Ekologija bakterij: fagi vplivajo na populacije bakterij v okoljih (voda, tla, črevesje) in sodelujejo pri horizontalnem prenosu genov.
- Možna uporaba v biotehnologiji in medicini: litični fagi se preučujejo za zdravljenje bakterijskih okužb (fagoterapija) in kot del orodij za specifično odstranjevanje bakterijskih vrst; pri tem je treba upoštevati varnost, specifičnost in regulatorne zahteve.
Čeprav je T2 sam po sebi zgodovinsko pomemben in dobro preučen fag, sodobne aplikacije pogosto uporabljajo druge fage, prilagojene specifičnim potrebam. V raziskavah pa ostaja T2 in sorodni T-even fagi temeljni vir znanja o virusih, njihovih interakcijah z gostiteljem in osnovah molekularne genetike.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je fag T2?
O: Fag T2, znan tudi kot enterobakterijski fag T2, je virus, ki okuži bakterije Escherichia coli.
V: Kakšno vrsto DNK vsebuje fag T2?
O: Fagus T2 vsebuje linearno dvoverižno DNK.
V: Ali ima fag T2 zaščitni beljakovinski plašč?
O: Da, fag T2 je prekrit z zaščitnim beljakovinskim plaščem.
V: V katero skupino virusov spada fag T2?
O: Fag T2 spada v skupino virusov, ki so znani kot "T4-podobni virusi".
V: Kako fag T2 okuži celice E. coli?
O: DNK faga T2 se vbrizga v celice E. coli, ki hitro spremenijo celico E. coli v tovarno, ki proizvaja T2. Novi fagi se sprostijo, ko celica poči.
V: Kaj so pokazali poskusi Hershey-Chase?
O: Poskusi Hershey-Chase so pokazali, da se DNK virusov vbrizga v bakterijske celice, medtem ko večina virusnih beljakovin ostane zunaj. Vbrizgane molekule DNK povzročijo, da bakterijske celice proizvajajo več virusne DNK in beljakovin. Ta odkritja so pokazala, da je dedni material DNK in ne beljakovine.
V: Kdo je izvedel poskuse Hershey-Chase?
O: Poskuse Hershey-Chase sta izvedla Alfred Hershey in Martha Chase.
Iskati