Prophage là tên được đặt cho DNA phage của thực khuẩn ôn đới khi nó hiện diện trong tế bào chủ của vi khuẩn. Bacteriophages được Félix Hubert d'Hérelle phát hiện vào năm 1917. Chúng virus đã thích ứng với vi khuẩn. Nghiên cứu sau đó đã phân biệt giữa phage lytic với độc lực cao và phage ôn đới với prophage im lặng và chu trình lysogenic.
Tiên tri là gì?
Prophage của xạ khuẩn ôn đới có thể hiện diện dưới dạng plasmid trong tế bào chủ hoặc tích hợp vào DNA của vi khuẩn. Đối với điều này, phage ôn đới phải áp dụng chu trình lysogenic khi tiêm DNA của phage. Một sự khác biệt được thực hiện giữa chu kỳ lytic và chu kỳ lysogenic. Trong khi chu trình lytic gây ra sự sao chép nhanh chóng và ly giải tiếp theo của tế bào chủ sau khi tiêm vật liệu di truyền, thì trong chu trình lysogenic, các gen ức chế của phage được tiêm vào tế bào chủ để ngăn chặn chu kỳ lytic, tức là sự hòa tan nhanh chóng của ô. Thực khuẩn thể ôn đới có thể chuyển đổi giữa các chu trình lytic và lysogenic tùy thuộc vào môi trường điều kiện hiện tại. Chu kỳ lytic đề cập đến cách tiếp cận thông thường của các gen phage trong tế bào chủ. Có sự sao chép nhanh chóng trong tế bào chủ sau khi tiêm DNA của virus. Sau khi capsid và sợi đuôi protein đã được sao chép cùng với DNA của virus và nhiều phần tử virus mới đã được lắp ráp từ các bộ phận riêng lẻ, thành tế bào của tế bào chủ bị phân hủy bởi lysozym. Sự phân giải của thành tế bào sẽ giải phóng các phage mới và bây giờ chúng có thể tiêm DNA của mình vào các tế bào vi khuẩn khác. Quá trình này được hoàn thành trong khoảng một giờ. Do số lượng lớn các hạt virus mới, quá trình này được gọi là "dạng độc lực". Vì thành tế bào chủ bị phá hủy bởi lysozym, thuật ngữ "chu kỳ lytic" được sử dụng. Ở thực khuẩn thể ôn đới, sự sao chép nhanh chóng và sự ly giải sau đó của tế bào chủ không nhất thiết có hiệu lực. Tùy thuộc vào hiện tại yếu tố môi trường, thể thực khuẩn ôn đới có thể xen kẽ giữa các chu kỳ lytic và lysogenic. Chu kỳ lytic có thể bị ngăn chặn bằng cách tiêm các gen ức chế và chu kỳ lysogenic có thể bắt đầu vô thời hạn. Trong chu trình lysogenic, vật liệu di truyền của phage được đưa vào vật liệu di truyền của mầm và có thể tồn tại ở đây trong một thời gian không xác định. Vật liệu di truyền được tiêm vào được gọi là “vẫn”, và được định nghĩa là “prophage”. Prophage có thể cư trú như một plasmid trong tế bào chất của tế bào chủ hoặc được tích hợp vào vật liệu di truyền của vi khuẩn. Việc tích hợp vật liệu di truyền của virus đòi hỏi một mức độ chuyên môn hóa cao. Vật chất di truyền của các phage ôn đới chỉ có thể được gắn vào các vị trí cụ thể của DNA vi khuẩn. Ngược lại, vật chất di truyền của các chủng thực khuẩn ôn đới riêng lẻ luôn có thể được xác định tại các vị trí giống nhau của bộ gen vi khuẩn. Do sự thích nghi thành công, chim cánh cụt trở thành người thụ hưởng sự phân chia tế bào của vi khuẩn. Trong quá trình phân chia nguyên phân của tế bào chủ, bộ gen của virut được truyền lại. Truyền tải xa hơn đến người khác vi khuẩn có thể xảy ra bằng cách liên hợp. Do đó, Prophages có thể lây lan qua toàn bộ các chủng vi khuẩn bằng nhiều đường lây truyền khác nhau. Các ảnh hưởng từ môi trường như tia UV hoặc một số hóa chất nhất định có thể khiến prophage quay trở lại chu kỳ lytic và tìm cách nhân lên tích cực. Hơn nữa, prophage cũng tận dụng các quá trình phiên mã của tế bào chủ: Các gen ức chế được tiêm vào của thực khuẩn thể được công nhận là tổn thương DNA bởi một số enzyme của vi khuẩn và bị phân huỷ. Sự suy thoái của các gen ức chế có tác động tự hủy hoại trong tế bào chủ. Chu trình lytic bây giờ không còn có thể bị ngăn chặn và prophage chuyển từ trạng thái lysogenic sang trạng thái sao chép tích cực, kết thúc bằng sự phân hủy thành tế bào vi khuẩn sau đó.
Sự xuất hiện, phân phối và thuộc tính
Phage có chuyên môn hóa cao virus đã thích nghi với các chủng vi khuẩn riêng lẻ. Như vậy, không phải lợi khuẩn nào cũng có thể tiếp cận được với mọi vi khuẩn. Xạ khuẩn không thể truyền mà không có tế bào chủ cụ thể. Sự chuyên môn hóa mạnh mẽ dẫn đến thực tế là các thực khuẩn được tìm thấy ở cùng địa hình với tế bào chủ của chúng. Điều này cũng đúng ở một mức độ thậm chí còn lớn hơn đối với các loài tiên tri. virus và chỉ đơn thuần thể hiện mình dưới dạng vật chất di truyền của virus bên trong cơ thể vật chủ, chúng không thể được tìm thấy bên ngoài các tế bào được chỉ định, nếu chỉ theo định nghĩa. Ngoài ra, phải nói đến vi khuẩn có số lượng từ (10 đến 30) trong nước biển một mình, và do đó có nhiều phage hơn các sinh vật sống trên toàn bộ hành tinh. Điều này trái ngược với một số lượng nhỏ vô cùng nhỏ trong số mười chín thực khuẩn được nghiên cứu chính thức, gây khó khăn cho việc đưa ra tuyên bố chính xác về sự xuất hiện của chúng.
Ý nghĩa và chức năng
thể thực khuẩn điều trị được phát triển vào những năm 1920 và vẫn được sử dụng thành công ở Đông Âu để chống lại các các bệnh truyền nhiễm. Ưu điểm của thể thực khuẩn điều trị hiển nhiên: vi khuẩn chỉ gây hại cho từng chủng vi khuẩn trong khi kháng sinh có tác dụng gây hại chung cho vi khuẩn của cơ thể. Việc phát hiện ra penicillin trong những năm 1940 dẫn đến kháng sinh sử dụng ở phương Tây và kết quả là ngừng nghiên cứu thể thực khuẩn. Sự tích tụ tiếp theo của nhiều kháng sinh đến lượt nó, sự kháng cự lại làm tăng sự quan tâm đến các vi khuẩn trong những năm 1990. Tuy nhiên, trọng tâm của thể thực khuẩn điều trị là trên các vi khuẩn có độc lực mạnh và chu kỳ lytic độc quyền, trong khi các vi khuẩn ôn đới và thực khuẩn chỉ đóng một vai trò nhỏ cho đến nay.
Bệnh tật
Một số mầm bệnh chỉ có thể thiết lập độc lực của chúng thông qua sự cộng sinh với các prophages. Clostridium botulinum có thể tạo ra độc tố botulinum chỉ với sự trợ giúp của DNA phage tích hợp. Streptococcus pyogenes chỉ có thể gây ra đỏ sốt kết hợp với DNA prophage. Vibrio cholerae sản xuất dịch tả chỉ thông qua các tiên tri đặc biệt. Điều này cũng cho thấy tầm quan trọng của thể thực khuẩn đối với y học con người. Toàn bộ các chủng vi khuẩn có thể mất khả năng gây bệnh nếu loại bỏ được các vi khuẩn có khả năng gây bệnh.
