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16.3: 박테리오파지의 용균 주기
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Biology

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Lytic Cycle of Bacteriophages
 
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16.3: Lytic Cycle of Bacteriophages

16.3: 박테리오파지의 용균 주기

Bacteriophages, also known as phages, are specialized viruses that infect bacteria. A key characteristic of phages is their distinctive “head-tail” morphology. A phage begins the infection process (i.e., lytic cycle) by attaching to the outside of a bacterial cell. Attachment is accomplished via proteins in the phage tail that bind to specific receptor proteins on the outer surface of the bacterium. The tail injects the phage’s DNA genome into the bacterial cytoplasm. In the lytic replication cycle, the phage uses the bacterium’s cellular machinery to make proteins that are critical for the phage’s replication and dispersal. Some of these proteins cause the host cell to take in water and burst, or lyse, after phage replication is complete, releasing hundreds of phages that can infect new bacterial cells.

Phage Therapy

Since the early 20th century, researchers have recognized the potential value of lytic bacteriophages in combating bacterial infections in crops, humans, and agricultural animals. Because each type of phage can infect and lyse only specific types of bacteria, phages represent a highly specific form of anti-bacterial treatment. This quality stands in contrast to the familiar antibiotic drugs that we often take for bacterial infections, which are typically broad-spectrum treatments that kill both pathogenic and beneficial bacteria. The widespread use of broad-spectrum antibiotics has caused the evolution of bacterial resistance to whole classes of these drugs, rendering once treatable infections potentially deadly. As more pathogenic bacteria evolve resistance to antibiotics, narrow-spectrum phage therapy may become a useful alternative. Because phages are highly specific in the bacteria that they infect, the evolution of resistance to phages would also be limited to the particular strain of bacteria.

However, several obstacles must be overcome for phage therapy to become a viable alternative to antibiotics. For instance, the high specificity of phages is also a drawback, because different phages would be needed for each species of the bacterial pathogen or even strain of bacteria within a pathogenic species. It would, therefore, be difficult to produce phages for many different bacterial infections at a large scale. Furthermore, because of phage specificity, it would be necessary to either know the particular bacterial strain that is causing an infection or use a cocktail of multiple different phages in the treatment and hope that one of them matches the pathogenic bacteria. Despite these drawbacks, phage therapy remains an active area of research.

파지라고도 불리는 박테리오파지는 박테리아를 감염시키는 특수 바이러스입니다. 파지의 주요 특징은 독특한 "머리 꼬리"형태입니다. 파지는 세균 세포의 외부에 부착하여 감염 과정 (즉, 리틱 사이클)을 시작합니다. 부착은 박테리아의 외부 표면에 특정 수용체 단백질에 결합파지 꼬리의 단백질을 통해 달성된다. 꼬리는 파지의 DNA 게놈을 세균성 세포질에 주입합니다. lytic 복제 주기에서 파지는 박테리아의 세포 기계를 사용하여 파지의 복제 및 분산에 중요한 단백질을 만듭니다. 이러한 단백질 중 일부는 파지 복제가 완료 된 후 숙주 세포가 물과 파열 또는 lyse를 일으켜 새로운 세균 세포를 감염시킬 수있는 수백 개의 파지를 방출합니다.

파지 테라피

20 세기 초부터, 연구원은 작물에 세균 감염 퇴치에 있는 lytic 박테리오파지의 잠재적인 가치를 인식했습니다, 인간, 그리고 농업 동물. 파지의 각 유형은 감염 하 고 박테리아의 특정 종류를 lyse 수 있기 때문에, 파지는 항균 치료의 매우 구체적인 형태를 나타냅니다. 이 품질은 우리가 종종 세균 감염을 위해 취하는 친숙한 항생제 약과 는 대조적으로, 병원성 및 유익한 박테리아를 둘 다 죽이는 전형적으로 광범위한 처리입니다. 광범위 스펙트럼 항생제의 광범위 한 사용은 이러한 약물의 전체 클래스에 세균 성 저항의 진화를 발생 했다, 한 번 치료 가능한 감염 잠재적으로 치명적인 렌더링. 더 많은 병원성 박테리아가 항생제에 대한 저항을 진화함에 따라, 좁은 스펙트럼 파지 치료는 유용한 대안이 될 수 있습니다. 파지는 감염 박테리아에서 매우 특이 하기 때문에, 파지에 저항의 진화 또한 박테리아의 특정 긴장에 제한 될 것 이다.

그러나, 몇몇 장애물은 항생제에 실행 가능한 대안이 되기 위하여 파지 치료를 위해 극복되어야 합니다. 예를 들어, 파지의 높은 특이성은 또한 단점, 다른 파지 세균 성 병원체 또는 병원성 종 내에서 박테리아의 균주의 각 종에 대 한 필요 하기 때문에. 따라서 많은 다른 세균 감염에 대한 파지를 대규모로 생산하는 것은 어려울 것입니다. 더욱이, 파지 특이성 때문에, 감염을 일으키는 특정 세균성 균주를 알고 있거나 치료에 여러 가지 다른 파지의 칵테일을 사용하고 그 중 하나가 병원성 박테리아와 일치하기를 바랍니다. 이러한 단점에도 불구 하 고, 파지 치료 연구의 활성 영역 남아.


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