16.4: Cykl lizogeniczny bakteriofagów

W przeciwieństwie do cyklu litycznego, fagi infekujące bakterie poprzez cykl lizogeniczny nie zabijają natychmiast komórki gospodarza. Zamiast tego łączą swój genom z genomem gospodarza, umożliwiając bakteriom replikację DNA faga wraz z genomem bakteryjnym. Włączona kopia genomu faga nazywana jest profagiem. Niektóre profagi mogą się reaktywować i wejść w cykl lityczny. Często występuje to w odpowiedzi na zakłócenia, takie jak uszkodzenie DNA, ale może również wystąpić przy braku zewnętrznych sygnałów.

Konwersja lizogeniczna

W niektórych przypadkach geny kodowane przez profagi mogą zmieniać fenotyp zakażonej bakterii, proces znany jako konwersja lizogeniczna. Niektóre fagi kodują białka lub toksyny zwane czynnikami wirulencji, które mogą ułatwiać infekcje bakteryjne. Poprzez konwersję lizogeniczną zwykle niepatogenne bakterie mogą stać się wysoce zjadliwe w wyniku infekcji przez faga przenoszącego czynniki wirulencji.

Na przykład takie fagi są w dużej mierze odpowiedzialne za patogenność gatunków bakterii powodujących zatrucie jadem kiełbasianym (Clostridium botulinum), błonicę (Corynebacterium diphtheriae) i cholerę (Vibrio cholerae). Bez konwersji lizogenicznej bakterie te zwykle nie powodują choroby.

Szczególnie dobrze zbadanym przykładem konwersji lizogenicznej jest szczep Escherichia coli O157:H7. Kilka masowych wycofań żywności wynikało z zanieczyszczenia E. coli O157:H7. Ten szczep E. coli został zakażony fagiem, który koduje toksynę podobną do Shiga (Stx), która może powodować krwawienie z jelit i niewydolność nerek. W cyklu lizogenicznym Stx nie jest wytwarzany, a bakterie nie powodują choroby. musi ponownie wejść w cykl lityczny, aby mógł zostać wyprodukowany Stx. Niestety, niektóre antybiotyki mogą wywoływać indukcję profaga i w konsekwencji produkcję Stx, co utrudnia leczenie tych infekcji. Obecne badania dotyczą nowych terapii, które zapobiegają inicjacji profaga.