Словарь, статья из разделов: Термины, Вирусы

Лизогенный цикл

Лизогенный цикл – модель развития умеренных бактериофагов. Отличается от литического цикла тем, что после проникновения в цитоплазму геном фага не уничтожает геном бактерии, а встраивается в него, образуя профаг. Клетки бактерий, содержащие профаг, не лизируются, а продолжают делиться, передавая профаг по наследству^[3].

Бактериофаги способны развиваться по двум моделям: лизогенный цикл и литический цикл. Начальные стадии обоих путей взаимодействия фагов с бактериальной клеткой сходны^[2]^[1].

Начальные стадии взаимодействия с клеткой

Как указывалось ранее, начальные стадии взаимодействия умеренных фагов с клетками бактерий такие же, как и у вирулентных. В начале умеренный бактериофаг проходит через первые две стадии литического цикла:

адсорбция фага на фагоспецифических рецепторах бактериальной клетки;
инъекция нуклеиновой кислоты бактериофага в клетку-хозяина^[1].

В дальнейшем умеренный профаг может, как включится в литический цикл, так и образовать профаг, то есть развиваться по лизогенному циклу^[3].

Взаимодействие умеренных и вирулентных бактериофагов с клеткой

1. Адсорбция фага на клетке; 2. Интеграция фаговой ДНК в хромосому бактерии; 3. Репликация фаговой ДНК вместе с бактериальной; 4. Деление клетки; 5. Репликация фаговой ДНК и синтез фаговых белков; 6. Образование капсидов; 7. Упаковка ДНК в капсиды; 8. Созревание фаговых частиц; 9. Лизис клетки и выход фаговых частиц^[3].

Развитие умеренных фагов по лизогенному пути

Развитие умеренных фагов подробно изучено на примере колифага λ. Это сложный фаг с линейной двухцепочечной ДНК. На конце каждой цепи ДНК он имеет одноцепочечную последовательность из 12 нуклеотидов. Это «липкие концы». Сразу после проникновения фагового генома в бактериальную клетку, липкие концы ковалентно соединяются с ДНК-лигазой клетки-хозяина, образуя кольцевую молекулу^[3].

Данная кольцевая молекула обычно не приступает к транскрипции, а встраивается в бактериальную хромосому. Встраивание ДНК фага λ в бактериальную хромосому осуществляется в одном и том же месте. Этот процесс называется сайт-специфической рекомбинацией. За интеграцию ДНК фага отвечает фермент лямбда-интеграза. Этот фермент распознает две разные последовательности: одну в хромосомной ДНК, другую в ДНК фага, с последующим разрывом молекул ДНК и их дальшейшим перекрестным воссоединением^[3].

После внедрения ДНК бактериофага λ в бактериальную клетку выбор между двумя путями развития зависит от скорости накопления регуляторных белков. Если преобладает белок Cro, то начинают развиваться события литического цикла. При проявлении функции репрессорного белка cI, литический цикл не осуществляется, поскольку cI связывается с ДНК фага λ в особых участках и препятствует транскрипции фаговых генов^[3].

При выборе лизогенного пути процесс завершается тем, что ДНК фага λ реплицируется с клеточной ДНК и функционирует с ней как единая структура. Все дочерние клетки такой бактерии (лизогенная бактерия) при делении получают копию фаговой ДНК (профаг) в составе хромосомы^[3].

Устойчивость лизогенного цикла

Лизогенный цикл поддерживается благодаря постоянному образованию белка репрессора сІ. Однако это состояние довольно неустойчиво. В любой момент могут проявиться антирепрессорные функции белка Cro и произойти переключение на окончательные стадии литического пути: Сначала совместную репликацию нуклеиновой кислоты бактериофага и бактериальной клетки. Затем морфогинез бактериофага. И окончание цикла развития – лизис клетки^[2]^[3].

Экспериментально установлено, что в популяции лизогенных бактерий в одной из 102–105 клеток наблюдается спонтанная индукция профага и запускается литический путь, что приводит к лизису бактериальных клеток^[3].

Эффективность лизогенного цикла зависит как от состояния бактерии-хозяина, так и от воздействия физических и химических факторов. Индукторами перехода от лизогенного цикла к литическому и обратно могут являться: ультрафиолетовое излучение, митомицин C, алкирующие агенты, иногда изменение температуры^[3].