מהו המחזור הליזוגני? - ביולוגיה - 2025

המעגל ליזוגני , הנקרא גם lysogeny, הוא שלב בתהליך הרבייה של וירוסים מסוימים, בעיקר אלה המדביקים חיידקים. במחזור זה, הנגיף מחדיר את חומצת הגרעין שלו לגנום של החיידק המארח.

מחזור זה מהווה יחד עם המחזור הליטי את שני מנגנוני השכפול העיקריים של נגיפים. כאשר החיידק, במהלך המחזור הליזוגני, מכניס את ה- DNA שלו לגנום החיידקי, הוא הופך להיות נבואה.

זלירא. גרסה ספרדית מאת אלחנדרו פורטו, באמצעות ויקימדיה Commons

חיידקים הנגועים בנבואה זו ממשיכים לחיות ולהתרבות. כאשר מתרחשת רבייה של חיידקים, מתקבלת גם העתק של הנבואה. התוצאה היא שהכל נגוע בנגיף על ידי כל תא חיידקי בת.

ההתרבות של החיידקים הנגועים, ולפיכך גם נבואתו המארחת, יכולה להימשך מספר דורות מבלי שייווצר כל ביטוי לנגיף.

לעיתים, באופן ספונטני, או בתנאים של לחץ סביבתי, ה- DNA של הנגיף נפרד מזה החיידקי. כאשר מתרחשת הפרדת הגנום החיידקי, הנגיף יוזם את המחזור הליטי.

שלב רבייה זה של הנגיף יגרום לקרע של התא החיידקי (ליזיס) ויאפשר שחרור של עותקים חדשים של הנגיף. תאים אוקריוטים רגישים גם הם לתקיפת נגיפים ליזוגניים. עם זאת, טרם ידוע כיצד מתרחשת הכנסת ה- DNA הנגיפי לגנום של התא האוקריוטי.

נגיף בקטריופאג 'המזריק את הגנום שלו לחיידקים. צולם ונערך מתוך: תומאס ספלטסטויסר. (תורגם לספרדית על ידי אלחנדרו פורטו), באמצעות ויקימדיה.

החיידק

וירוסים המדביקים רק חיידקים נקראים בקטריופאגים. הם ידועים גם בשם פאגים. גודל וירוס מסוג זה הוא משתנה למדי, עם טווח גודל שיכול להיות בין 20 ל 200 ננומטר בערך.

בקטריופאגים נמצאים בכל מקום ויכולים לצמוח כמעט בכל סביבה בה נמצאים חיידקים. למשל, ההערכה היא כי מעט פחות משלושת רבעים מהחיידקים החיים בים נגועים בשלבים.

מחזור זיהום נגיפי

זיהום נגיפי מתחיל בספיחת פאג. ספיחת הפאגים מתרחשת בשני שלבים. בראשון, המכונה הפיך, האינטראקציה בין הנגיף והמארח הפוטנציאלי שלו חלשה.

כל שינוי בתנאי הסביבה יכול לגרום להפסקת האינטראקציה הזו. באינטראקציה הבלתי הפיכה, לעומת זאת, מעורבים קולטנים ספציפיים המונעים את הפרעת האינטראקציה.

ה- DNA של הנגיף יכול לחדור אל פנים החיידק רק כאשר מתרחשת האינטראקציה הבלתי הפיכה. לאחר מכן, ובהתאם לסוג הפאג ', אלה יכולים לבצע מחזורי רבייה שונים.

בנוסף למחזורים הליטיים והליזוגניים, שכבר תוארו, ישנם שני מחזורי רבייה נוספים, מחזור ההתפתחות הרציפה והמחזור הפסאודוליסוגני.

מחזור ליטי

בשלב זה, שכפול של הנגיף בתוך החיידק מתרחש במהירות. בסופו של דבר, החיידקים יעברו תמוגה של דופן התא שלה והנגיפים החדשים ישוחררו לסביבה.

כל אחד מהפאגים החדשים שפורסמו לאחרונה יכול לתקוף חיידק חדש. חזרה רציפה על תהליך זה מאפשרת לזיהום לגדול באופן אקספוננציאלי. בקטריופאגים שמשתתפים במחזור הליטי נקראים פאגים ארסיים.

מחזור ליזוגני

במחזור זה לא מתרחשת תמוגה של התא המארח, כמו גם במחזור הליטי. לאחר שלבי הספיחה והחדירה, שלב ההשתלבות של ה- DNA הפאגי לזה של התא החיידקי ממשיך להיות נבואה.

שכפול הפאגים יתרחש במקביל להתרבות חיידקית. הנבואה המשולבת בגנום החיידקי תורש על ידי חיידקי הבת. הנגיף יכול להימשך מבלי להתבטא במשך כמה דורות חיידקיים.

תהליך זה נפוץ כאשר מספר החיידקים הוא גבוה בהשוואה למספר החיידקים. וירוסים המבצעים את המחזור הליזוגני אינם ארסיים ונקראים ממוזגים.

בסופו של דבר, ניתן להפריד בין הנבאים מגנום החיידקי ולהפוך לפאגים ליטיים. האחרונים נכנסים למעגל הליטוגני שמוביל לליזה של חיידקים וזיהום של חיידקים חדשים.

מחזור לטיני וליזוגני. צולם ונערך מתוך: Suly12, מתוך Wikimedia Commons

מחזור פיתוח רציף

ישנם חיידקים שמבצעים שכפול רב בחיידקים. במקרה זה, בניגוד למתרחש במהלך המחזור הליזוגני, הוא אינו גורם לליזה של חיידקים.

וירוסים המשוכפלים לאחרונה משתחררים מחיידקים על ידי מקומות ספציפיים על קרום התא, מבלי לגרום לקרע שלהם. מחזור זה נקרא התפתחות מתמשכת.

מחזור פסאודוליסוגני

לפעמים הזמינות של חומרים מזינים במדיום ירודה עבור החיידקים לגדול ולהתרבות כרגיל. במקרים אלה, מאמינים כי האנרגיה התאית הזמינה אינה מספיקה כדי שהפאגים יפיקו ליזוגנזה או תמוגה.

בגלל זה, הנגיפים נכנסים אז למחזור פסאודוליסוגני. עם זאת, מחזור זה עדיין לא ידוע מעט.

המרה ליזוגנית

בסופו של דבר, כתוצר מהאינטראקציה בין הנבואה לחיידק, הראשון יכול לגרום להופעת שינויים בפנוטיפ של החיידק.

זה מתרחש בעיקר כאשר החיידקים המארחים אינם חלק מהמחזור הרגיל של הנגיף. תופעה זו נקראת המרה ליזוגנית.

השינויים הנגרמים בחיידק על ידי ה- DNA של הנבואה מגדילים את ההצלחה הביולוגית של המארח. על ידי הגדלת היכולת הביולוגית והצלחת ההישרדות של החיידקים, הנגיף גם מרוויח.

סוג זה של קשר מועיל עבור שני המשתתפים יכול להיות מסווג כסוג של סימביוזה. עם זאת, יש לזכור כי וירוסים אינם נחשבים ליצורים חיים.

היתרון העיקרי המתקבל על ידי חיידקים שהשתנו ליזוגנית הוא ההגנה שלה מפני התקפה על ידי חיידקים אחרים. המרה ליזוגנית יכולה גם להגביר את הפתוגניות של החיידקים המארחים שלהם.

אפילו חיידק לא פתוגני יכול להפוך לפתוגני על ידי המרה ליזוגנית. שינוי זה בגנום הוא קבוע וירשתי.

פותרפיה

טיפול בפאגים הוא טיפול המורכב מיישום של פאגים כמנגנון בקרה למניעת התפשטות חיידקים פתוגניים. מתודולוגיית בקרת חיידקים זו שימשה לראשונה בשנת 1919.

באותה הזדמנות הוא שימש לטיפול בחולה הסובל מדיזנטריה, והשגת תוצאה חיובית לחלוטין. טיפול בפאגים שימש בהצלחה בראשית המאה הקודמת.

עם גילוי הפניצילין, כמו גם חומרים אנטיביוטיים אחרים, הטיפול בפאגים ננטש למעשה במערב אירופה וביבשת אמריקה.

השימוש חסר הבחנה באנטיביוטיקה, איפשר את הופעתם של זנים חיידקיים רגישים לאנטיביוטיקה. חיידקים אלה נעשים תכופים ועמידים יותר.

בגלל זה, יש עניין חדש בעולם המערבי בפיתוח טיפול בפאגים לבקרת זיהום וזיהומים חיידקיים.

יתרונות הטיפול בפאג

1) גידול הפאגים מתרחש באופן אקספוננציאלי, מגדיל את פעולתם לאורך זמן, אנטיביוטיקה, נהפוך הוא, מאבדת את השפעתם לאורך זמן כתוצאה מההרס המטבולי של המולקולה.

2) לפאגים יש יכולת לעבור מוטציות, זה מאפשר להם להילחם בעמידות שיכולים להתפתח חיידקים להתקף שלהם. מצד שני, לאנטיביוטיקה יש תמיד אותו עיקרון פעיל, כך שכאשר חיידקים מפתחים עמידות לעקרונות פעילים כאלה, אנטיביוטיקה אינה מועילה.

3) לטיפול בפאגים אין תופעות לוואי שעלולות להזיק לחולים.

4) התפתחות זן פאג חדש הוא הליך מהיר וזול בהרבה מאשר גילוי ופיתוח של אנטיביוטיקה חדשה.

5) אנטיביוטיקה משפיעה לא רק על חיידקים פתוגניים, אלא גם על אחרים שעשויים להועיל. פאגים, לעומת זאת, יכולים להיות ספציפיים למינים, כך שניתן יהיה להגביל את הטיפול כנגד החיידקים האחראים לזיהום, מבלי להשפיע על מיקרואורגניזמים אחרים.

6) אנטיביוטיקה אינה הורגת את כל החיידקים, לכן חיידקים ששרדו יכולים להעביר מידע גנטי המעניק עמידות לאנטיביוטיקה לצאצאיהם ובכך ליצור זנים עמידים. חיידקים ליזוגנטיים הורגים את החיידקים שהם מדביקים, ומפחיתים את האפשרות להתפתחות זני חיידקים עמידים.

הפניות

1. L.-C. Fortier, O. Sekulovic (2013). חשיבותם של נביאים להתפתחות ולזיקיות של פתוגנים חיידקיים. אַרסִיוּת.
2. E. Kutter, D. De Vos, G. Gvasalia, Z. Alavidze, L. Gogokhia, S. Kuhl, ST Abedon (2010). טיפול בפאגים בפרקטיקה קלינית: טיפול בזיהומים אנושיים. ביוטכנולוגיה פרמצבטית נוכחית.
3. מחזור ליזוגני. בויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org.
4. ר 'מילר, מ' דיי (2008). תרומת ליזוגניות, פסאודוליסוגניות ורעב לאקולוגיית הפאגים. בתוך: Stephen T Abedon (eds) אקולוגיה בקטריופאגית: גידול באוכלוסיה, אבולוציה והשפעת ווירוסים חיידקיים. University University, קיימברידג '.
5. C. Prada-Peñaranda, AV Holguín-Moreno, AF González-Barrios, MJ Vives-Flórez (2015). טיפול בפאגים, אלטרנטיבה לבקרת זיהומים חיידקיים. סיכויים בקולומביה. אוניברסיטא סיינטיאריום.
6. M. Skurnik, E. Strauch (2006). טיפול בפאגים: עובדות ובדיה. כתב העת הבינלאומי למיקרוביולוגיה רפואית.