Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

16.4: Lysogene cyclus van bacteriofagen
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Lysogenic Cycle of Bacteriophages
 
TRANSCRIPT

16.4: Lysogenic Cycle of Bacteriophages

16.4: Lysogene cyclus van bacteriofagen

In contrast to the lytic cycle, phages infecting bacteria via the lysogenic cycle do not immediately kill their host cell. Instead, they combine their genome with the host genome, allowing the bacteria to replicate the phage DNA along with the bacterial genome. The incorporated copy of the phage genome is called the prophage. Some prophages can re-activate and enter the lytic cycle. This often occurs in response to a perturbation, such as DNA damage, but can also transpire in the absence of external cues.

Lysogenic Conversion

In some cases, the genes encoded by prophages can alter the phenotype of the infected bacterium, a process known as lysogenic conversion. Some phages encode proteins or toxins called virulence factors that can facilitate bacterial infections. Through lysogenic conversion, normally non-pathogenic bacteria can become highly virulent via infection by a phage carrying virulence factors.

For example, such phages are largely responsible for the pathogenicity of the bacterial species that cause botulism (Clostridium botulinum), diphtheria (Corynebacterium diphtheriae), and cholera (Vibrio cholerae). Without lysogenic conversion, these bacteria do not usually cause disease.

A particularly well-studied example of lysogenic conversion is that of the Escherichia coli strain O157:H7. Several massive food recalls have stemmed from contamination by E. coli O157:H7. This strain of E. coli has been infected by a phage that encodes Shiga-like toxin (Stx), which can cause intestinal bleeding and kidney failure. In the lysogenic cycle, Stx is not produced, and the bacteria do not cause disease. The phage must re-enter the lytic cycle for Stx to be produced. Unfortunately, certain antibiotics can trigger the induction of the prophage and consequent Stx production, making treatment of these infections difficult. Current research is investigating novel therapies that prevent initiation of the prophage.

In tegenstelling tot de lytische cyclus, doden fagen die bacteriën infecteren via de lysogene cyclus hun gastheercel niet onmiddellijk. In plaats daarvan combineren ze hun genoom met het gastheergenoom, waardoor de bacteriën het faag-DNA samen met het bacteriële genoom kunnen repliceren. De opgenomen kopie van het faaggenoom wordt de profaag genoemd. Sommige profagen kunnen opnieuw worden geactiveerd en de lytische cyclus ingaan. Dit gebeurt vaak als reactie op een verstoring, zoals DNA-schade, maar kan ook optreden als er geen externe signalen zijn.

Lysogene conversie

In sommige gevallen kunnen de genen die door profagen worden gecodeerd het fenotype van de geïnfecteerde bacterie veranderen, een proces dat bekend staat als lysogene omzetting. Sommige fagen coderen voor eiwitten of toxines, virulentiefactoren genaamd, die bacteriële infecties kunnen vergemakkelijken. Door lysogene omzetting kunnen normaal niet-pathogene bacteriën zeer virulent worden via infectie door een faag die virulentiefactoren draagt.

Dergelijke fagen zijn bijvoorbeeld grotendeels verantwoordelijk voorde pathogeniteit van de bacteriesoorten die botulisme ( Clostridium botulinum ), difterie ( Corynebacterium diphtheriae ) en cholera ( Vibrio cholerae ) veroorzaken. Zonder lysogene omzetting veroorzaken deze bacteriën meestal geen ziekte.

Een bijzonder goed bestudeerd voorbeeld van lysogene omzetting is dat van de Escherichia coli- stam O157: H7. Verschillende massale terugroepacties zijn het gevolg van besmetting door E. coli O157: H7. Deze stam van E. coli is geïnfecteerd door een faag die codeert voor Shiga-achtig toxine (Stx), dat darmbloedingen en nierfalen kan veroorzaken. In de lysogene cyclus wordt Stx niet geproduceerd en veroorzaken de bacteriën geen ziekte. De faag moet opnieuw de lytische cyclus ingaan om Stx te produceren. Helaas kunnen bepaalde antibiotica de inductie van de profaag en de daaruit voortvloeiende Stx-productie veroorzaken, waardoor de behandeling van deze infecties moeilijk wordt. Huidig onderzoek doet onderzoek naar nieuwe therapieën die initiation van de profaag.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter