فاژ: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
Doctor iraj (بحث | مشارکتها) اصطلاح متن و افزودن اطلاعات بیشتر |
Doctor iraj (بحث | مشارکتها) جز ویرایش با ابرابزار |
||
خط ۱:
[[پرونده: Phage.png|250px|farme|thumb|left|ساختمان یک باکتریو فاژ]]
'''باکتریوفاژها''' (باکتری‌خوارها) یا به اختصار فاژها، [[ویروس|ویروسهایی]] هستند که به [[باکتری|باکتریها]] حمله میکنند وآن‌ها را از بین می‌برند. این
== تاریخچه ==
در سال‌های ۱۹۱۵و ۱۹۱۷ دو دانشمند به
== تعریف ==
▲باکتروفاژ‌ها ویروس هایی هستند که باکتریها را آلوده میکنند. انواع بسیار مختلفی از باکتریوفاژها وجود دارند که به گونه های خاصی از باکتریها تمایل دارند و فقط میزبان باکتریایی خاصی را آلوده می کنند. 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.
مبنای طبقه بندی
فاژهای دم دار دارای دو رشته DNA یعنی کادوویرال‌ها {{به لاتین|Caudovirales}}، بیش از
▲==تقسیم بندی باکتریوفاژها==
تاکنون
* میوویریده {{به لاتین|Myoviridae}}
▲مبنای طبقه بندی باکتریوفاژها نوع اسید نوکلئیک آنها و بعد از آن، شکل و ساختار آنها می باشد. آن ها 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 T۴و λ طبقه بندی می شوند.
* سیفوویریده {{به لاتین|Siphoviridae}}
* پودوویریده {{به لاتین|Podoviridae}}
* لیپوتریکس ویریده {{به لاتین|Lipothrixviridae}}
* رودی ویریده {{به لاتین|Rudiviridae}}
* آمپولاویریده {{به لاتین|Ampullaviridae}}
* بی کاداویریده {{به لاتین|Bicaudaviridae}}
* کلاواویریده {{به لاتین|Clavaviridae}}
* کورتیکوویریده {{به لاتین|Corticoviridae}}
* سیستوویریده {{به لاتین|Cystoviridae}}
* فوسلوویریده {{به لاتین|Fuselloviridae}}
* گلوبولوویریده {{به لاتین|Globuloviridae}}
* اینوویریده {{به لاتین|Inoviridae}}
* لوی ویریده {{به لاتین|Leviviridae}}
* میکروویریده {{به لاتین|Microviridae}}
* پلاسماویریده {{به لاتین|Plasmaviridae}}
▲فاژهای دم دار دارای دو رشته DNA یعنی کادوویرال‌ها {{به لاتین|Caudovirales}}، بیش از 95% فاژهای موجود در متون علمی را به خود اختصاص داده اند و به نظر می رسد فراوان ترین نوع فاژ بر روی کره زمین باشند. فاژها بر توسط کمیته بین المللی تاکسونومی ویروس‌ها {{به انگلیسی|International Committee on Taxonomy of Viruses}} طبقه بندی میشوند.
اساس تقسیم بندی
▲تاکنون 19 خانواده از فاژا شناخته شده اند که فقط 2 خانواده دارای ژنوم RNA و 5 خانواده دارای انولوپ (پوشش پروتئینی) هستند. در فاژهای دارای ژنوم DNA، فقط 2 خانواده دارای ژنوم تک رشته‌ای، 8 خانواده دارای ژنوم حلقوی و 9 خانواده دارای ژنوم خطی می‌باشند. 9 خانواده فقط باکتریها را آلوده می سازند. 9 خانواده آرکئا (آرکی باکترها) را آلوده می کنند و یک خانواده یعنی تکتی ویریده {{به لاتین|Tectiviridae}}هم باکتریها و هم آرکئا (آرکی باکترها) را آلوده می سازد.
▲مهمترین خانواده های فاژها عبارتند از :
▲* میوویریده {{به لاتین|Myoviridae}} : در راسته کادوویرال‌ها قرار گرفته اند. فاقد انولوپ (پوشش پروتئینی) بوده و دم منقبض شونده دارند. آنها دارای DNA دو رشته‌ای خطی هستند مانند فاژ T4.
▲* سیفوویریده {{به لاتین|Siphoviridae}} : در راسته کادوویرال‌ها قرار گرفته اند. فاقد انولوپ (پوشش پروتئینی) بوده و دم غیر منقبض شونده طویل دارند. آنها دارای DNA دو رشته‌ای خطی هستند مانند فاژ λ و فاژ T5.
▲* پودوویریده {{به لاتین|Podoviridae}} : در راسته کادوویرال‌ها قرار گرفته اند. فاقد انولوپ (پوشش پروتئینی) بوده و دم غیر منقبض شونده کوتاه دارند. آنها دارای DNA دو رشته‌ای خطی هستند مانند فاژ T7.
▲* لیپوتریکس ویریده {{به لاتین|Lipothrixviridae}} : در راسته لیگامن ویرال‌ها {{به لاتین|Ligamenvirales}} قرار دارند. آن ها طویل بوده، دارای انولوپ هستند و DNA دو رشته ای خطی دارند.
▲* رودی ویریده {{به لاتین|Rudiviridae}} : در راسته لیگامن ویرال‌ها {{به لاتین|Ligamenvirales}} قرار دارند. آن ها طویل بوده، فاقد انولوپ هستند و DNA دو رشته ای خطی دارند.
▲* آمپولاویریده {{به لاتین|Ampullaviridae}} : بطری شکل، دارای انولوپ و DNA دو رشته ای خطی دارند.
▲* بی کاداویریده {{به لاتین|Bicaudaviridae}} : لیمویی شکل، فاقد انولوپ و DNA دو رشته ای حلقوی دارند.
▲* کلاواویریده {{به لاتین|Clavaviridae}} : طویل ، فاقد انولوپ و DNA دو رشته ای حلقوی دارند.
▲* کورتیکوویریده {{به لاتین|Corticoviridae}} : متقارن، فاقد انولوپ و DNA دو رشته ای حلقوی دارند.
▲* سیستوویریده {{به لاتین|Cystoviridae}} : کروی ، دارای انولوپ و RNA دو رشته ای چند قطعه ای دارند.
▲* فوسلوویریده {{به لاتین|Fuselloviridae}} : لیمویی شکل، فاقد پوشش و DNA دو رشته ای حلقوی دارند.
▲* گلوبولوویریده {{به لاتین|Globuloviridae}} : متقارن، دارای انولوپ و DNA دو رشته ای خطی دارند.
▲* گوتاویروس {{به لاتین|Guttavirus}} : بیضوی، فاقد انولوپ و DNA دو رشته ای حلقوی دارند.
▲* اینوویریده {{به لاتین|Inoviridae}} : رشته ای (فیلامنتی)، فاقد پوشش و DNA تک رشته ای حلقوی دارند.
▲* لوی ویریده {{به لاتین|Leviviridae}} : متقارن، فاقد پوشش و RNA تک رشته ای خطی دارند مانند فاژهای MS2 و Qβ.
▲* میکروویریده {{به لاتین|Microviridae}} : متقارن، فاقد پوشش و DNA تک رشته ای حلقوی دارند مانند ΦX174.
▲* پلاسماویریده {{به لاتین|Plasmaviridae}} : پلئومورف (چند شکلی)، دارای انولوپ و DNA دو رشته ای حلقوی دارند.
▲* تکتی ویریده {{به لاتین|Tectiviridae}} : متقارن، فاقد انولوپ و DNA دو رشته ای خطی دارند.
مطالعات بر روی این
▲==باکتریوفاژها بر اساس ماده ژنتیکی==
از این گروه، فاژهای f1، fd و M13 بیش از همه مورد مطاله قرار گرفته‌اند. این گروه از
▲اساس تقسیم بندی فاژها بر اساس ساختار و همچنین نوع اسید نوکلئیک آنها میباشد. از نظر شکلی، باکتریوفاژها به سه شکل بیست وجهی، رشته ای یا مارپیچی و دارای دم و سر دیده شده اند. از نظر ماده وراثتی، باکتریوفاژ می‌تواند شامل DNA یا RNA باشد که هر کدام از آنها نیز ممکن است به صورت تک رشته ای یا دو رشته ای باشند.
این گروه از
▲فاژهای دارای DNA تک رشته ای (ssDNA) بیست وجهی:
فاژ T4، یکی از بزرگترین فاژ هاست که شکل
▲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 نخورده ای بود که تعیین توالی شد.طول ژنوم کوتاه تر از ظرفیت کد گذاری است که آن نیز به علت هم پوشانی ژنی ایجاد شده است.
▲از این گروه، فاژهای f1، fd و M13 بیش از همه مورد مطاله قرار گرفته‌اند. این گروه از فاژها، سویه هایی از E.coli را که دارای پیلی جنسی هستند را از طریق همان پیلی آلوده میکنند. اینها بر خلاف بسیاری از فاژهای دیگر، DNA خود را به میزبان تزریق نمی‌کنند بلکه به صورت کامل وارد میزبان میشوند و پوشش برداری داخل میزبان انجام میشود. به علاوه، این گروه میزبان خود را لیز نمی‌کنند بلکه ویریون‌های حاصله به طور مداوم در طول زندگی میزبان آزاد میشوند. با این حال، سرعت رشد این باکتریها نسبت به باکتریهای آلوده نشده کمتر میشود.
▲فاژهای دارای DNA دو رشته ای:
▲این گروه از فاژها دارای تنوع زیادی می‌باشند. در این گروه، T7 و λ به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. فاژ T۴ در خانواده میوویریده «از myos به معنی عضله که به خاطر دم قابل انقباض این گروه می‌آید» قرار گرفته است. فاژهای T۱ و T۵ 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 پیچیده ای دارد که شامل یک سر بیست وجهی پیچیده و یک دم قابل انقباض به همراه پایه، فیبر‌های دمی و خارها می باشد. فیبر‌های دمی، خارها و صفحه پایه در اتصال به لیپوپلی ساکارید باکتری میزبان به فاژ کمک می کنند. پس از اتصال، غلاف دمی منقبض میشود و به کمک آنزیم لیزوزیم «محصول ژن gp۵ 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 می شود. 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 ==
Single-stranded RNA phages
o Levivirus serogroup I
o Allolevivirus serogroup III
Double-stranded RNA phages
o Phi۶ (ϕ۶)
Single-stranded RNA phages:
این گروه از
Double-stranded RNA phages:
باکتریوفاژ Phi۶ (ϕ۶) اولین عضو این خانواده بود که جداسازی شد و دارای ژنوم dsRNA قطعه قععه شده میباشد شامل سه قطعه: (L:large) حدود ۶۴۰۰ نوکلئوتید و (M:medium) حدود ۴۰۰۰ نوکلئوتید و (S:small) حدود ۳۰۰۰ نوکلئوتید
== چرخه زندگی فاژ: ==
فاژ
▲مسیر لیتیک فاژ T۴ :
▲فاژ T۴باعث آلودگی لیتیک E.coli میشود. ذرات فاژ به پروتئین گیرنده ئی به نام OMPc واقع در سطح سلول متصل میشوند و DNA فاژی از طریق ساختار دمی T۴ به سلول تزریق میشود. در داخل سلول رونویسی از داخل ژنهای فاژی آغاز میشود و سنتز DNA و RNA و پروتئین‌های سلول میزبان متوقف میشود DNA سلول میزبان دپلیمریزه شده و این نوکلئوتید‌ها برای همانند سازی DNA فاژ مورد استفاده قرار میگیرند. پروتئین‌های کپسید فاژ سنتز میشوند و ذرات جدید فاژی به تعداد زیادی افزایش میابند. در نهایت ۳۰۰-۲۰۰ ذره فاژی جدید با تخریب میزبان آزاد میشوند.
چرخه زندگی لیزوژنی (λ) لامبدا:
بیان ژن در آلودگی لیتیک:
بیان ژن در آلودگی لیزوژنیک:
سطر ۹۶ ⟵ ۸۹:
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:
زودرس سریع، زودرس با تاخیر و 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 وقتیکه این پروتئین به PR منتقل میشود با راه انداز ci همپوشانی کرده و در این صورت بیان خود را نیز تحریک میکند. مادامیکه 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. بعد از آلودگی RNApol میزبان ژنهای λ را با تعدادی از راه انداز‌های λ آغاز میکنند که در نتیجه آنها ci بیان میشود و از رونویسی ژنهای زودرس جلوگیری میکند و مانع پیشرفت مسیر لیتیک میشود. ژن cro نیز بیان میشود و اگر تجمع پروتئین محصول ژن cro به اندازه کافی برسد CI مهار شده سد رونویسی ژن زودرس برداشته میشود 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 میزان کدام پروتئین زودتر افزایش یابد بستگی دارد. تا زمانیکه CI به اندازه کافی موجود باشد سلول در حالت لیزوژنیک باقی میماند و لیکن اگر سطح CIi پائین بیاید عمل لیز شدن به طور خودبه خود القاء خواهد شد. القاء نیز به دنبال مرحله لیزوژنی به وسیله عواملی از جمله تابش پرتو‌های یونیزان به راه انداخته میشود. 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 که آن را تجزیه و غیر فعال میکند. وقتیکه CI به این روش غیر فعال شد ژنهای زودرس فعال میشوند، مرحله لیزوژنیک به پایان رسیده و مسیر لیتیک آغاز میشود.▼
▲زودرس سریع، زودرس با تاخیر و دیررس. بیان ژنهای زودرس توسط دو راه انداز PL و PR تنظیم
== References: ==
== فاژدرمانی ==
در سال ۱۹۲۸ کشف [[پنی سیلین]] توسط [[الکساندر فلمینگ]] باعث شد تا دو دهه بعد فاژها فراموش شوند. اما این فراموشی زیاد طول نکشید. استفاده وسیع آنتی بیوتیکها و افزایش مقاومت به آنها 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 فاژدرمانی جلب شود. فاژدرمانی جذابیتهای خود را دارد. برخلاف اکثر آنتی بیوتیکها، فاژها ''اسلحه‌های هوشمندی'' هستند که اختصاصی عمل میکنند.
فاژها در رشته‌های دمی خود [[آنزیم|آنزیمی]] به نام ادهزین دارند که فقط با مولکولهای خاصی در سطح باکتریها تعامل میکند. این مولکولهای ویژه سطحی برای هرگونه از باکتریهای اختصاصی هستند. این به آن مفهوم است که فاژها به باکتریهای مفید روده آسیب کمی وارد میکنند در حالی که آنتی بیوتیکها آنها را از بین می‌برند.
به علاوه، فاژها خود محدودکننده هستند به نحوی که بعد از نابود کردن باکتریهای مضر، خود نیز از بین می‌روند. آنها به خصوص برای عفونتهای موضعی با منبع خونی کم، 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.
کارآمدی و اثرات جانبی کم فاژدرمانی سبب شده‌است که یکی از محققان بچه‌های خود را فقط با این شیوه درمان کند. البته، برخی محققان معتقدند که در این زمینه باید مطالعات بیشتری انجام شود. فاژها در مقابل مزایای بیان شده نقطه ضعفهای خاص خود را دارند. ویژگی بالای آنها به این مفهوم است که بیماران به شدت بد حال مجبور خواهند بود ۴۸ ساعت منتظر بمانند تا عفونت باکتریایی شان مشخص شود و فاژ ویژه آن تجویز شود. محلولی که تجویز میشود حاوی مخلوط فاژهای مختلف است.
برای مثال، پیوفاژ که برای درمان زخمهای عفونی استفاده میشود حاوی فاژهایی است که [[سودوموناس|سودوموناس‌ها]]، [[اشریشیا کلی|اشریشیا کلی‌ها]]، [[استرپتوکوک|استرپتوکوکها]] و [[استافیلوکوک|استافیلوکوکها]] را مورد هدف قرار می‌دهد.
| |||