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16.4: Lysogener Zyklus von Bakteriophagen
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Lysogener Zyklus von Bakteriophagen
 

PROTOKOLLE

16.4: Lysogener Zyklus von Bakteriophagen

Im Gegensatz zum lytischen Zyklus töten Phagen, welche die Bakterien über den lysogenen Zyklus infizieren, Wirtszellen nicht sofort ab. Stattdessen kombinieren sie ihr Genom mit dem Wirtsgenom. So können die Bakterien die Phagen-DNA zusammen mit dem bakteriellen Genom replizieren. Die eingebaute Kopie des Phagengenoms wird als Prophage bezeichnet. Einige Prophagen können sich reaktivieren und in den lytischen Zyklus eintreten. Dies geschieht oft als Reaktion auf eine Störung, wie z.B. eine DNA-Schädigung. Dieser Prozess kann aber auch in Abwesenheit von externen Hinweisen auftreten.

Die lysogene Konversion

In einigen Fällen verändern die von den Prophagen kodierten Gene den Phänotyp des infizierten Bakteriums. Dieser Prozess wird als lysogene Konversion bezeichnet. Einige Phagen kodieren Proteine oder Toxine, die als Virulenzfaktoren bezeichnet werden. Sie können bakterielle Infektionen erleichtern. Durch die lysogene Konversion können normalerweise nicht-pathogene Bakterien über die Infektion durch einen Phagen, der Virulenzfaktoren trägt, hochgradig virulent werden.

Beispielsweise sind solche Phagen weitgehend für die Pathogenität der Bakterienarten verantwortlich, die Botulismus (Clostridium botulinum), Diphtherie (Corynebacterium diphtheriae) und Cholera (Vibrio cholerae) verursachen. Ohne lysogene Umsetzung verursachen diese Bakterien in der Regel keine Krankheiten.

Ein besonders gut untersuchtes Beispiel für die lysogene Umsetzung ist das des Escherichia coli Stammes O157:H7. Mehrere massive Lebensmittelrückrufe sind auf die Kontamination mit E. coli O157:H7 zurückzuführen. Dieser Stamm von E. coli wurde mit einem Phagen infiziert, der für das Shiga-ähnliche Toxin (Stx) kodiert. Dieses kann Darmblutungen und Nierenversagen verursachen. Im lysogenen Zyklus wird Stx nicht produziert, und die Bakterien verursachen keine Krankheiten. Damit Stx produziert werden kann, muss der Phage wieder in den Lysezyklus eintreten. Leider können bestimmte Antibiotika die Induktion der Prophage und damit die Produktion von Stx auslösen, was die Behandlung dieser Infektionen erschwert. In der aktuellen Forschung werden neuartige Therapien untersucht, die die Auslösung des Prophagen verhindern.


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