Bi7311: Praktikum z molekulární biologie prokaryot

Transkripce prokaryotických genů

Rostoucí rezistence bakterií k antibiotikům vede k obnovení zájmu o jiné způsoby léčby bakteriálních infekcí. Jednou z využitelných alternativ je fágová terapie, která je známá bezmála sto let. Její princip spočívá v usmrcení bakterií jejich viry označovanými jako bakteriofágy, v přirozeném procesu množení virového potomstva. Ideální terapeutický bakteriofág má široké rozmezí hostitelů, jinými slovy je polyvalentní, nepřenáší žádné geny z hostitele transdukcí a jeho životní cyklus je striktně lytický (Obrázek 1). Při lytickém životním cyklu se fág adsorbuje na povrch hostitele, následuje injekce genomové DNA do buňky, která je vzápětí transkribována a translatována. Postupně dochází k zastavení exprese bakteriálních genů a degradaci bakteriální DNA, namísto toho je replikována fágová genomová DNA a jsou syntetizovány proteiny nezbytné pro průběh infekce a strukturní proteiny fágového kapsidu. Nové virové potomstvo se sestaví uvnitř hostitelské buňky a je následně uvolněno lyzí buněčné stěny hostitele. Tu zprostředkovávají fágem kódované enzymy exprimované na konci životního cyklu.

Obrázek 22. Životní cyklus lytického fága.
upraveno: https://www.flickr.com/photos/hixtine/6374709127

Stafylokokové bakteriofágy s lytickým způsobem života patří do čeledi Myoviridae. Jejich životní cyklus trvá kolem 30 minut a na jeho konci využívají pro uvolnění potomstva z buněk enzymy endolyzin a holin (amidázu). Holiny jsou malé membránové proteiny, které kontrolují správné načasování lyze. V průběhu fágového životního cyklu se akumulují v plazmatické membráně, po dosažení kritické koncentrace se oligomerizují a vytvoří kanálek, přes který jsou transportovány endolyziny. Endolyziny se tak dostanou na místo svého působení neboli k bakteriálnímu peptidoglykanu, který štěpí mezi N-acetylmuramouvou kyselinou a N-acetyl-D-glukozaminem. Endolyziny jsou schopné štěpit buněčnou stěnu i z vnější strany a byly by tak využitelné jako antibakteriální agens.