تفاوت میان نسخه‌های «فاژ»

۱۱۲ بایت اضافه‌شده ،  ۶ سال پیش
جز
جز (ربات: حذف میان‌ویکی موجود در ویکی‌داده: ۵۰ میان‌ویکی)
== تعریف ==
[[پرونده:Bacillus anthracis Lyse.jpg|چپ|بندانگشتی|120px| تشکیل پلاک فاژی بر روی کلنی‌های باسیلوس آنتراسیس. به محل از بین رفتن باکتری‌ها توجه کنید.]]
باکتروفاژها ویروس‌هایی هستند که باکتری‌ها را آلوده می‌کنند. انواع بسیار مختلفی از باکتریوفاژها وجود دارند که به گونه‌های خاصی از باکتری‌ها تمایل دارند و فقط میزبان باکتریایی خاصی را آلوده می‌کنند. فاژها مانند سایر ویروس‌ها دارای یک [[اسید نوکلئیک]] درونی (DNA یا RNA) هستند که این ژنوم توسط یک پوشش پروتئینی حفاظتی در خارج احاطه شده‌است.<ref>Mc Grath S and van Sinderen D (editors). (2007). Bacteriophage: Genetics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-14-1. [1].</ref>
 
== تقسیم بندی باکتریوفاژها ==
مبنای [[طبقه بندی]] باکتریوفاژها نوع اسید نوکلئیک آنها (DNA یا RNA) و بعد از آن، شکل و ساختار آنها می‌باشد. آن‌ها بر اساس ساختار به سه شکل [[بیست وجهی]] {{به لاتین|Icosahydral}} مانند MS2، رشته‌ای {{به انگلیسی|Filamentus}} یا مارپیچی{{به انگلیسی|Helical}} مانند M13 و فاژهای دارای سر و دم {{به انگلیسی|Head and tail}} مانند فاژهای فاژهای T4و λ طبقه بندی می‌شوند.
 
فاژهای دم دار دارای دو رشته DNA یعنی کادوویرال‌ها {{به لاتین|Caudovirales}}، بیش از ۹۵% فاژهای موجود در متون علمی را به خود اختصاص داده‌اند و به نظر می‌رسد فراوان ترین نوع فاژ بر روی [[کره زمین]] باشند. فاژها توسط کمیته بین‌المللی تاکسونومی ویروس‌ها {{به انگلیسی|International Committee on Taxonomy of Viruses}} طبقه بندی می‌شوند.<ref>Mc Grath S and van Sinderen D (editors). (2007). Bacteriophage: Genetics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-14-1. [1].</ref>
تاکنون ۱۹ خانواده از فاژها شناخته شده‌اند که فقط ۲ خانواده دارای ژنوم RNA و ۵ خانواده دارای انولوپ (پوشش پروتئینی) هستند. در فاژهای دارای ژنوم DNA، فقط ۲ خانواده دارای ژنوم تک رشته‌ای، ۸ خانواده دارای ژنوم حلقوی و ۹ خانواده دارای ژنوم خطی می‌باشند. ۹ خانواده فقط باکتری‌ها را آلوده می‌سازند. ۹ خانواده آرکئا (آرکی باکترها) را آلوده می‌کنند و یک خانواده یعنی تکتی ویریده {{به لاتین|Tectiviridae}}هم باکتری‌ها و هم آرکئا (آرکی باکترها) را آلوده می‌سازد.
مهمترین خانواده‌های فاژها عبارتند از<ref>Mc Grath S and van Sinderen D (editors). (2007). Bacteriophage: Genetics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-14-1. [1].</ref>:
* فاژهای دارای DNA تک رشته‌ای (ssDNA) بیست وجهی:
 
مطالعات بر روی این فاژها منجر به کشف [[همانند سازی]] به روش حلقه غلتان {{به انگلیسی|rolling circle}}و همچنین تعین هویت پروتئین‌های دخیل در همانند سازی میزبان شد. از این گروه، فاژ ϕX۱۷۴ بیش از همه مورد مطالعه قرار گرفته‌است. ژنوم این فاژ، ssDNA حلقوی است که شامل ۵۳۸۶ نوکلئوتید است و ۱۱ ژن را کد می‌کند. این فاژ، اولین ژنوم دست نخورده‌ای بود که تعیین توالی شد. طول ژنوم کوتاه تر از ظرفیت کد گذاری است که آن نیز به علت هم پوشانی ژنی ایجاد شده‌است.
* فاژهای دارای DNA تک رشته‌ای (ssDNA) رشته‌ای:
 
این گروه از فاژها دارای تنوع زیادی می‌باشند. در این گروه، T7 و λ به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. فاژ T4 در خانواده میوویریده «از myos به معنی عضله که به خاطر دم قابل انقباض این گروه می‌آید» قرار گرفته‌است. فاژهای T1 و T5 به همراه λ در خانواده سیفوویریده «از یونانی siphon به معنی لوله به خاطر دم غیر قابل انقباض» قرار دارند. فاژهای خانواده پودوویریده دارای دم غیر منقبض شونده کوتاه هستند مانند T7.
 
فاژ T4، یکی از بزرگترین فاژ هاست که شکل پیچیده‌ای دارد که شامل یک سر بیست وجهی پیچیده و یک دم قابل انقباض به همراه پایه، فیبرهای دمی و خارها می‌باشد. فیبرهای دمی، خارها و صفحه پایه در اتصال به لیپوپلی ساکارید باکتری میزبان به فاژ کمک می‌کنند. پس از اتصال، غلاف دمی منقبض می‌شود و به کمک آنزیم لیزوزیم «محصول ژن gp5 یا gene product ۵»، دیواره باکتری را هضم نموده و اسید نوکلئیک فاژ را به میزبان تزریق می‌کند. ژنوم فاژ داری بازهای تغییر یافته ۵-هیدروکسی سیتوزین است که باعث حفاظت DNA فاژ در مقابل آنزیم‌های محدودالاثر {{به انگلیسی|restriction enzymes}} میزبان می‌شود. ژنوم دارای ۳۰۰ ژن است که که توسط سه نوع [[راه انداز]] {{به انگلیسی|promoter}} تنظیم بیان می‌شود. ژن‌های فوری {{به انگلیسی|early}}و میانی {{به انگلیسی|middle}} فعالیت‌های لازم برای همانند سازی را کد می‌کنند و ژن‌های تاخیری {{به انگلیسی|late}}، اجزای سر و دم و همچنین لیز سلول میزبان را کد می‌کنند.
 
== فاژهای دارای RNA ==
* فاژهای دارای RNA تک رشته‌ای:
 
این گروه از فاژها، ویروس‌های کوچک بیست وجهی هستند که دارای بیشترین میزان [[جهش ژنتیکی]] (موتاسیون) هستند و به عنوان کوچکترین ژنوم‌های RNA شناخته شده‌اند. این فاژها، ویروس‌های رشته مثبت {{به انگلیسی|plus strand}} هستند یعنی ژنوم آنها به عنوان mRNA عمل می‌کند و فقط شامل تعداد کمی ژن است. آن‌ها باکتری‌های [[گرم منفی]] مانند E.coli و سودوموناس را از طریق پیلی جنسی آلوده می‌کند.
* فاژهای دارای RNA دو رشته‌ای:
 
* چرخه زندگی لیزوژنی (λ) لامبدا:
 
فاژهای معتدل {{به انگلیسی|temperate phages}} مثل لامبدا می‌توانند E.coli را دچار آلودگی لیتیک کنند اما مسیر لیزوژنیک، بسیار معمول تر است. پس از اینکه فاژ، DNA خود را داخل سلول میزبان تزریق کرد، DNA حلقوی می‌شود. سپس با کروموزوم میزبان ادغام می‌شود. ادغام به وسیله نوترکیبی صورت می‌گیرد و شامل یک توالی فاژی دارای ۱۵ [[جفت باز]] همولوگ با توالی موجود در کروموزوم E.coli است. ادغام همیشه در یک جایگاه روی می‌دهد. به این شکل از ادغام، پروفاژ {{به انگلیسی|Prophage}} می‌گویند. پروفاژ تا چندین نسل آرام باقی می‌ماند و همراه با کروموزوم میزبان، همانند سازی می‌کند. در نهایت، پس از تقسیمات متعدد سلولی، یک تحریک موجب روشن شدن سیکل آلودگی لیتیک می‌شود. این روشن شدن توسط برخی از محرک‌های شیمیائی یا فیزیکی القاء می‌شود و شاید علامت نزدیک بودن مرگ باشد. در پاسخ به این محرک‌ها، DNA فاژ با انجام یک نوترکیبی ملکولی از کروموزوم جدا می‌شود. ژن‌های فاژ بیان شده و پروتئین‌های فاژ سنتز می‌شود. DNA فاژ همانند سازی شده و در کپسیدها [[بسته بندی]] می‌شود. در نهایت، باکتری تخریب می‌شود ذرات فاژی جدید آزاد می‌شوند.
* [[بیان ژن]] در آلودگی لیتیک:
 
فاژها، درجات مختلفی از تنظیم بیان ژن را نشان می‌دهند. بطور معمول همانند سازی ژنوم قبل از سنتز پروتئین‌های کپسید انجام می‌شود. لیزوزیم (آنزیمی که باعث تخریب سلولی می‌شود) در انتهای [[چرخه لیتیک]] تولید می‌شود. در فاژهای ساده مثل ϕX۱۷۴، تنظیم بیان ژن به صورت حداقلی صورت می‌گیرد. تمام یازده ژن آن در زمان آلودگی به وسیله آنزیم RNA پلی مراز میزبان رونویسی می‌شود. با این حال، تولید لیزوزیم که در آخر مورد نیاز است با تاخیر صورت می‌گیرد چراکه ترجمه رونوشت آن بسیار کند تر از دیگر رونوشت‌ها انجام می‌شود. در فاژهای ساده نیز مانند اغلب فاژهای دیگر دو مرحله بیان ژن معروف به زودرس (early) و دیررس (late) وجود دارد. بیان ژن زودرس بطور معمول با همانند سازی ژنوم فاژ و بیان دیررس با تولید پروتئین ساختاری مرتبط است. ابتدا ژن‌های زودرس رونویسی می‌شوند که خود مسئول فعالسازی بیان ژن‌های دیررس هستند. در فاژ T4، ژن‌های زودرس به وسیله RNA پلی مراز میزبان با استفاده از توالی‌های راه انداز فاژ که در ژن‌های طبیعی E.coli حضور دارند، رونویسی می‌شود. با رونویسی بعضی از این ژن‌ها، پروتئین‌هایی کد می‌شوند که ویژگی RNA پلی مراز را تغییر می‌دهند تا راه اندازهای میزبان را نشناسد. این امر باعث می‌شود بیان ژن در میزبان خاموش شود. اما در عوض، منجر به رونویسی سری دوم ژن‌های فاژ می‌شود. برخی از این ژن‌ها پروتئین‌هایی را رمز می‌کنند که مجدداً ویژگی پلیمراز را عوض می‌کنند و بنابراین پلیمراز، سری سوم ژن‌ها را نیز رونویسی می‌کند. به این ترتیب، بیان ژن‌های فاژ طی مراحل سازمان یافته صورت می‌گیرد که در آن، محصولات ژن‌های زودرس، ژن‌های دیگر را فعال می‌کنند.
* بیان ژن در آلودگی لیزوژنیک:
 
باکتریوفاژ λ به عنوان مدلی از بیان ژن در فاژ بسیار مورد مطالعه قرار گرفته‌است. در آلودگی E.coli با فاژ λ ممکن است یکی از دو مسیر لیتیک یا لیزوژنیک را دنبال کند. بیان ژن در لامبدا سه مرحله دارد:
مرحله زودرس سریع، مرحله زودرس با تاخیر و مرحله دیررس. بیان ژن‌های زودرس توسط دو راه انداز PL و PR تنظیم می‌شود که در دو سمت یک ژن تنظیمی به نام CI قرار دارند. ژن CI، یک پروتئین بازدارنده را رمز می‌کند. در طول مسیر لیزوژنی، رونویسی PL و PR به وسیله پروتئین CI مسدود می‌شود و هنگامیکه این پروتئین به PR منتقل می‌شود با راه انداز ci همپوشانی کرده و در این صورت بیان خود را نیز تحریک می‌کند. تازمانیکه پروتئین CI حضور دارد، بیان ژن‌های زودرس و دیررس مهار می‌شود و مرحله لیزوژنی ادامه پیدا می‌کند. انتخاب میان مسیرهای لیتیک و لیزوژنیک به عهده یکی از پروتئین‌های لامبدا به نام CRO می‌باشد که به عنوان مهارکننده رونویسی ژن ci عمل می‌کند. پس از آلودگی، RNA پلی مراز میزبان، ژن‌های λ را با تعدادی از راه اندازهای λ آغاز می‌کند که در نتیجه، ci بیان می‌شود و از رونویسی ژن‌های زودرس جلوگیری می‌کند. پس مانع پیشرفت مسیر لیتیک می‌شود. ژن cro نیز بیان می‌شود و اگر تجمع پروتئین محصول ژن cro به حد کافی برسد، پروتئین CI مهار شده و در نتیجه مسیر لیتیک اجازه پیشرفت پیدا می‌کند و فعال می‌شود. به نظر می‌رسد که رقابت میان CRO و CI یا انتخاب میان مسیر لیتیک و لیزوژنیک فرایندی تصادفی باشد و به اینکه کدام پروتئین زودتر افزایش یابد بستگی دارد. تا زمانیکه CI به اندازه کافی موجود باشد سلول در حالت لیزوژنیک باقی می‌ماند اما اگر سطح CI پایین بیاید، عمل لیز شدن (چرخه لیتیک) به طور خودبه خود القاء خواهد شد. فعال شدن چرخه لیتیک توسط عواملی از جمله تابش [[پرتوهای یونیزان]] یا فرابنفش صورت می‌گیرد. این پرتوها یک مکانیسم حفاظتی عمومی در E.coli به نام پاسخ SOS را فعال می‌کنند. این مکانیسم شامل ژن RecA می‌باشد که پروتئین رمز شده آن، مهارکننده CI می‌باشد. این پروتئین، CI را تجزیه و غیر فعال می‌کند. وقتیکه CI به این روش غیر فعال شد ژن‌های زودرس فعال می‌شوند. در این هنگام، مرحله لیزوژنیک به پایان رسیده و مسیر لیتیک آغاز می‌شود.
 
== فاژ درمانی ==
در سال ۱۹۲۸، کشف [[پنی سیلین]] توسط [[الکساندر فلمینگ]] باعث شد تا فاژها فراموش شوند اما این فراموشی زیاد طول نکشید. استفاده وسیع از [[آنتی بیوتیک‌ها]] و افزایش مقاومت به آنه، ا پزشکان را مجبور کرد حتی برای عفونتهای معمولی نیز آخرین نسل آنتی بیوتیکها را تجویز کنند. این امر سبب شد تا توجه محققان دوباره به فاژ درمانی {{به انگلیسی|phage therapy}} جلب شود. فاژ درمانی جذابیت‌های خود را دارد. برخلاف بیشتر آنتی بیوتیک‌ها، فاژها ''اسلحه‌های هوشمندی'' هستند که اختصاصی عمل می‌کنند. فاژها در رشته‌های دمی خود [[آنزیم|آنزیمی]] دارند که فقط با مولکول‌های خاصی در سطح باکتری‌ها واکنش می‌دهند. این آنزیم‌های ویژه برای هرگونه از باکتریهای اختصاصی هستند. این بهآن مفهوم است که فاژها به باکتری‌های مفید بدن مانند روده آسیب کمی وارد می‌کنند در حالی که آنتی بیوتیکها آنها را از بین می‌برند.
 
همچنین فاژها خود محدودکننده هستند به نحوی که بعد از نابود کردن باکتریهای مضر، خود نیز از بین می‌روند. آنها به خصوص برای عفونتهای موضعی مانند عفونتهای استخوان یا زخمهای ناشی از [[مرض قند|دیابت]] مفید هستند. آنتی بیوتیک‌ها نمی‌توانند به این نواحی دسترسی پیدا کنند اما فاژها با تکثیر از طریق باکتریها می‌توانند به نواحی عفونی عمقی نیز نفوذ کنند. به علاوه، تولید فاژها آسان و ارزان است، [[آلرژی]] را تحریک نمی‌کنند و [[اثرات جانبی]] کمی دارند.
 
پژوهش‌ها در زمینه فاژ درمانی، بیشتر در کشورهای [[بلوک شرق]] بویژه [[شوروی]] ، [[گرجستان]] و [[لهستان]] انجام می‌پذیرفت اما با اتمام [[جنگ سرد]]، محققان در بسیاری از [[کشورهای اروپایی]] و امریکایی، به فاژ درمانی روی آورده‌اند. از فاژ درمانی برای درمان عفونت‌های ناشی از [[سودوموناس آئروژینوزا|سودوموناس]]، [[استافیلوکوک اورئوس مقاوم به متی سیلین]] {{به انگلیسی|MRSA}}، [[استرپتوکوک|استرپتوکوک‌ها]] و [[اشریشیا کلی]] استفاده شده‌است.
 
== منابع ==
[[رده:زیست‌شناسی]]
[[رده:ویروس‌شناسی]]
[[رده:ویکی‌سازی رباتیک]]