batteriofago

batteriofago sono virus che infettano i batteri e si moltiplicano durante il processo. Esiste anche un batteriofago specifico per ogni batterio. I batteriofagi sono usati in medicina e ingegneria genetica.

Cosa sono i batteriofagi?

I batteriofagi sono un gruppo di virus che infettano batteri e archaea (batteri primordiali). In tal modo, continuano a moltiplicarsi, distruggendo il batterio.

Per ogni batterio esiste un batteriofago specifico basato sul principio serratura e chiave. Secondo la definizione tradizionale, i batteriofagi, come tutti i virus, non sono esseri viventi. Dipendono da un ospite per la loro riproduzione. Nessun processo biochimico ha luogo al di fuori dell'ospite. I fagi usano gli enzimi del loro ospite per questo.

I batteriofagi sono costituiti solo da DNA o RNA, che sono circondati da un rivestimento proteico. La stragrande maggioranza dei fagi, tuttavia, ha il DNA come materiale genetico.

I fagi furono descritti per la prima volta nel 1917 dal biologo canadese Félix Hubert d'Hérelle. La struttura dei vari fagi è diversa. Fondamentalmente, i batteriofagi sono costituiti da diversi componenti. L'attenzione principale era sulla struttura dei cosiddetti fagi T, che infettano anche il batterio Escherichia coli.

I fagi T sono costituiti da una testa poliedrica collegata a un canale di iniezione allungato (dispositivo di iniezione) tramite un collo. La piastra di base con fibra di coda e punte si trova sotto il dispositivo di iniezione. La testa è un capside che contiene acido nucleico. Il capside, il canale di iniezione e la piastra di base sono costituiti da proteine. Le fibre della coda e le punte servono per ancorare il fago alla parete cellulare del batterio.

Evento, distribuzione e proprietà

I batteriofagi sono universali. Ci sono circa 10 alla potenza di 30 batteriofagi nell'acqua di mare. Esiste anche un fago corrispondente per ogni batterio.

La moltiplicazione dei batteriofagi può essere suddivisa in cinque fasi. In primo luogo, il fago viene assorbito su uno specifico recettore della parete cellulare. Le estremità dei fili della coda si attaccano alla superficie cellulare. Nella fase successiva, il fago inietta il suo DNA o RNA nel batterio. I gusci proteici vuoti rimangono sulla superficie batterica. La terza fase è chiamata fase di latenza, in cui non è possibile rilevare i fagi. Durante la fase di latenza che dura diverse ore, iniziano la traduzione nell'mRNA virale e la replicazione nell'acido nucleico virale. Nella cosiddetta fase di produzione, vengono create le proteine ​​virali. Quindi, nella successiva fase di maturazione, si compongono i singoli componenti del virus. Dopo che la produzione del virus è completa, un lisozima prodotto dalla cellula batterica convertita dissolve il batterio e rilascia i fagi prodotti.

Significato e funzione

Oggi i batteriofagi sono già ampiamente utilizzati in molte aree. Campi di applicazione speciali si aprono in medicina, biologia o ingegneria agraria. In medicina, i batteriofagi vengono utilizzati per rilevare i ceppi batterici a causa della loro specificità per alcuni batteri. Questa area di applicazione è chiamata lisotipo.

È attualmente in corso una ricerca intensiva sulla lotta contro i batteri utilizzando i batteriofagi nelle infezioni. Questa area di ricerca sta acquisendo importanza, soprattutto sotto l'influenza del numero sempre crescente di ceppi batterici resistenti agli antibiotici. Tuttavia, la scarsa stabilità dei fagi nel corpo è problematica. Vengono immediatamente eliminati dai fagociti del corpo.

Félix Hubert d’Hérelle ha già considerato questa possibile applicazione. Tuttavia, dopo la scoperta e l'introduzione degli antibiotici, i risultati della ricerca su questa possibile applicazione sono stati completamente dimenticati. Tuttavia, l'Eliava Institute for Phage Research fondato da D'Hérelle nel 1934 esiste ancora a Tbilisi, in Georgia. Insieme all'Istituto Ludwik Hirszfeld per l'immunologia e la terapia sperimentale della città polacca di Wroclaw, oggi vengono svolte ricerche su metodi alternativi per combattere i batteri resistenti agli antibiotici utilizzando i fagi.

I fagi sono anche usati in molti modi diversi nell'industria alimentare. Ad esempio, durante il confezionamento di formaggi o salsicce vengono utilizzati vari spray fagici per proteggerli dai batteri.

Anche l'ingegneria genetica è una vasta area di applicazione. Ad esempio, i fagi vengono ora utilizzati come vettori per alcuni geni e introdotti nei batteri. Utilizzando questo metodo, potrebbero essere generati ceppi batterici di Escherichia coli che producono insulina.

Questi vettori stanno diventando sempre più importanti anche per la produzione di altre sostanze attive. Inoltre, alcuni di essi possono essere utilizzati per combattere i difetti genetici.

Malattie e disturbi

Tuttavia, i batteriofagi non mostrano solo effetti positivi. Alcune gravi malattie infettive scoppiano solo con l'aiuto dei fagi. La difterite è innescata dal batterio Corynebacterium diphtheriae. Tuttavia, la malattia può manifestarsi solo se il Corynebacterium diphtheriae viene contemporaneamente infettato da batteriofagi. Dopo l'infezione da fagi, questi batteri producono la tossina caratteristica che causa i sintomi gravi, a volte pericolosi per la vita.

La malattia inizia con segni come difficoltà a deglutire, affaticamento, nausea e dolore addominale. C'è un rivestimento bianco sulle mandorle che ha un odore sgradevole, dolce. Spesso ci sono complicazioni come la polmonite o la miocardite, che possono essere fatali.

Un'altra malattia causata dai batteriofagi è la scarlattina. La scarlattina è causata da streptococchi infettati da batteriofagi. Come risultato di questa infezione, i batteri producono una tossina particolarmente insidiosa. Ci sono sintomi gravi con brividi, febbre, vomito e mal di gola. All'inizio la lingua è bianca, ma dopo pochi giorni diventa rosso lampone. Si verifica anche un'eruzione cutanea. Se il batterio non fosse stato infettato dal batteriofago, porterebbe solo a tonsillite innocua.

Il colera è anche causato da un batterio infettato da batteriofagi chiamato Vibrio cholerae.