Bakteriofag T12 - Bacteriophage T12

Bakteriofag T12
Klasyfikacja wirusów
(bez rankingu):	Wirus
Królestwo :	Duplodnaviria
Królestwo:	Heunggongvirae
Gromada:	Uroviricota
Klasa:	Caudoviricetes
Zamówienie:	Caudovirales
Rodzina:	Siphoviridae
Wirus:	Bakteriofag T12

Bakteriofag T12 jest bakteriofagiem infekującym gatunek bakterii Streptococcus pyogenes . Jest to proponowany gatunek z rodziny Siphoviridae z rzędu Caudovirales (wirusy o strukturze głowa-ogon). Przekształca nieszkodliwy szczep bakterii w zjadliwy szczep. To niesie ze SPE genu, który koduje dla erytrogenną toksyna A. Spea jest również znany jako paciorkowcowe ropne egzotoksyna A, szkarlatyna toksyny A lub nawet scarlatinal toksyny. Zauważ, że nazwa genu „ spe A” jest napisana kursywą; nazwa toksyny „speA” nie jest napisana kursywą. Toksyna erytrogenna A przekształca nieszkodliwy, niezjadliwy szczep Streptococcus pyogenes w zjadliwy szczep poprzez lizogenię , cykl życiowy, który charakteryzuje się zdolnością genomu do stania się częścią komórki gospodarza i utrzymywania się tam przez pokolenia. Fagi o lizogennym cyklu życiowym są również nazywane fagami umiarkowanymi . Bakteriofag T12, proponowany członek rodziny Siphoviridae, w tym spokrewnione bakteriofagi przenoszące spe A, jest również prototypowym fagiem dla wszystkich fagów przenoszących spe A Streptococcus pyogenes , co oznacza, że ​​jego genom jest prototypem genomów wszystkich takich fagów S. pyogenes . Jest głównym podejrzanym jako przyczyna szkarlatyny, choroby zakaźnej dotykającej małe dzieci.

Odkrycie i dalsze badania

Możliwość udziału bakteriofagów w produkcji speA została po raz pierwszy wprowadzona w 1926 r., kiedy Cantacuzene i Boncieu donieśli, że niezjadliwe szczepy S. pyogenes zostały przekształcone w szczepy zjadliwe przez jakiś przenoszący się element. Frobisher i Brown przedstawili podobne wyniki w 1927, aw 1949, raporty te zostały potwierdzone przez Bingela. Później, w 1964 Zabriskie donosiło, że fag T12 może powodować wytwarzanie speA przez lizogenię w szczepach, których stał się częścią. W 1980 Johnson, Schlievert i Watson byli w stanie to potwierdzić i wykazać, że gen do produkcji speA został przeniesiony z toksygennych szczepów bakterii do nietoksygennych szczepów poprzez lizogenię. W ich eksperymencie każda transformowana, wytwarzająca toksynę kolonia bakteryjna była lizogenna, tj. zawierała gen T12. Ponadto żadna z kolonii zawierających genom T12 nie była ujemna pod względem speA, a zatem wyciągnięto wniosek, że wszystkie lizogeny wytwarzają toksynę. Jednak McKane i Ferretti donieśli w 1981 r., że spontaniczny mutant faga T12 zjadliwie indukował produkcję speA. Mutant ten, bakteriofag T12cp1, wszedł w cykl lityczny, cykl życiowy, w którym komórka gospodarza ulega zniszczeniu. W 1983 roku Johnson i Schlievert opublikowali mapę genomu T12, ujawniając również, że w genomie występują trzy rundy pakowania. Już w następnym roku Johnson i Schlievert oraz Weeks i Ferreti również niezależnie odkryli, że bakteriofag T12 niesie gen strukturalny speA. W 1986 r. Johson, Tomai i Schlievert zmapowali miejsce przyłączenia (attP) dla T12 sąsiadujące z genem spe A i ustalili, że wszystkie szczepy bakteryjne wytwarzające toksynę niosą albo samego faga T12, albo blisko spokrewnionego bakteriofaga. I wreszcie, w 1997 r., McShan i Ferretti opublikowali, że znaleźli drugie miejsce przyłączania (attR) dla T12, jednocześnie ujawniając w innej publikacji, również przypisywanej Tangowi, że bakteriofag T12 wstawia się do genu kodującego seryny tRNA w gospodarzu.

Genom

Układ znanych genów bakteriofaga T12 po integracji chromosomu faga do chromosomu S. pyogenes . Zielona ramka: chromosom faga; czarna linia: chromosom bakteryjny. Strzałki wskazują kierunek transkrypcji genów; czerwone strzałki: układ genów spe A i int ; różowe strzałki: orientacja genu serynowego tRNA, z którym integruje się fag. Region kodujący genu serynowego tRNA pozostaje nienaruszony nawet po integracji faga.

Stwierdzono, że mapa fizyczna genomu T12 jest kołowa i ma całkowitą długość 36,0 kb. Fagi genom jest zgłaszane do przenoszenia SPE gen, który jest segmentem 1.7kb genomu faga T12 otoczona Sall i Hindlll witryn.

Gen integrazy faga (int) i miejsce przyłączenia faga (attp) znajdują się tuż przed genem speA w genomie faga. Bakteriofag T12 integruje się z chromosomem S. pyogenes poprzez rekombinację miejscowo specyficzną w pętlę antykodonu genu kodującego serynowe tRNA. Bakteryjne miejsce przyłączenia (attB) ma sekwencję 96 par zasad homologiczną do miejsca przyłączenia faga i jest zlokalizowane na końcu 3' genu tRNA tak, że sekwencja kodująca genu tRNA pozostaje nienaruszona po integracji profaga . Phage T12 jest pierwszym przykładem faga z gram-dodatniego hosta o niskiej zawartości GC, który używa tego rodzaju witryny integracyjnej.

Rola w patogenezie

Choroby takie jak szkarlatyna i paciorkowcowy zespół wstrząsu toksycznego są powodowane przez lizogenizowane szczepy paciorkowców, które wytwarzają speA. Choroby to ogólnoustrojowe reakcje na speA krążące w organizmie.

szkarlatyna

Szkarlatyna , znana również jako szkarlatyna , jest tak zwana ze względu na charakterystyczną jaskrawoczerwoną wysypkę, którą powoduje. Najczęściej występuje u dzieci w wieku od czterech do ośmiu lat.

Symptomy i objawy

Pierwszym etapem szkarlatyny jest zazwyczaj angina ( paciorkowcowe zapalenie gardła ) charakteryzująca się bólem gardła, gorączką, bólem głowy, a czasami nudnościami i wymiotami. W ciągu dwóch do trzech dni pojawia się rozlana rumieniowa wysypka o fakturze papieru ściernego. Wysypka pojawia się najpierw na szyi, następnie rozprzestrzenia się na klatkę piersiową, plecy i kończyny. Żółtawo-biała powłoka pokrywa język, a później złuszcza się, pozostawiając język o wyglądzie truskawki i spuchniętych brodawkach. Wysypka zanika po pięciu do sześciu dniach od początku choroby, a następnie następuje złuszczanie skóry, szczególnie na dłoniach i stopach.

Leczenie

Penicylina , antybiotyk , jest lekiem z wyboru w leczeniu szkarlatyny, podobnie jak w przypadku każdego innego zakażenia S. pyogenes . Dla osób uczulonych na penicylinę można zastosować antybiotyki erytromycynę lub klindamycynę . Zgłaszano jednak sporadyczną oporność na te leki.

Zespół wstrząsu toksycznego wywołanego przez paciorkowce

W paciorkowcowym zespole wstrząsu toksycznego (StrepTSS) speA wytwarzane przez zakażone szczepy paciorkowców działa jako superantygen i oddziałuje z ludzkimi monocytami i limfocytami T , indukując proliferację komórek T i produkcję monokin (np. czynnik martwicy nowotworu α , interleukina 1 , interleukina 6 ) oraz limfokiny (np. czynnik martwicy nowotworu β, interleukina 2 i interferon gamma). Te cytokiny (TNFα, TNFβ) wydają się pośredniczyć w gorączce, wstrząsie i niewydolności narządów charakterystycznych dla choroby.

Symptomy i objawy

Southerna z DNA ekstrahowano z bakteriofaga bakterii T12 wirusem.

Strep TSS to ostra choroba przebiegająca z gorączką, która rozpoczyna się łagodnym zespołem wirusopodobnym, charakteryzującym się gorączką, dreszczami, bólami mięśni , biegunką, wymiotami i nudnościami i obejmuje niewielkie zakażenie tkanek miękkich, które może prowadzić do wstrząsu, niewydolności wielonarządowej i śmierci .

Leczenie

Chociaż penicylina jest skutecznym leczeniem łagodnej infekcji, jest mniej skuteczna w ciężkim przypadku. Nowe metody leczenia paciorkowca TSS obejmują klindamycynę i dożylną gamma-globulinę .

Wykrywanie i eliminacja

Obecność lizogennego bakteriofaga T12 można zbadać za pomocą testów łysinkowych, jeśli wykorzystywany szczep wskaźnikowy jest wrażliwy na badanego faga. Testy łysinkowe polegają na wylaniu roztworu miękkiego agaru ze szczepem wskaźnikowym na płytkę agarową. Szczep wskaźnikowy powinien być szczepem bakterii, który może zostać zainfekowany przez wykrytego faga. Po ustawieniu miękkiego agaru próbki, które są testowane pod kątem obecności fagów, są następnie rozprowadzane na płytkach z miękkim agarem. Płytki są następnie inkubowane przez noc i następnego dnia sprawdzane pod kątem oczyszczenia (łysinek). Jeśli fag jest obecny, szczepy wskaźnikowe zostaną zakażone i przejdą normalny cykl lizogeniczny podczas inkubacji płytek, a następnie zostaną poddane lizie . Płytki , która określa czy faga występuje lub nie jest spowodowany przez lizę szczepów wskaźnikowych. Miana łysinek można znaleźć przez rozcieńczenie próbek i zliczenie jednostek tworzących łysinki (PFU).

Biochemiczne testy, takie jak Southern blot może być również stosowany do wykrywania Spea że fagi produkuje od spe genu a. Dokonano tego w badaniach Johnsona, Tomai i Schlieverta w 1985 roku, izolując DNA szczepów Streptococcal i przeprowadzając trawienie restrykcyjne przy użyciu BglII . Po zakończeniu trawienia próbki DNA przepuszczono przez żel w celu oddzielenia DNA. DNA z tego żelu przeniesiono następnie na bibułę nitrocelulozową i inkubowano z sondami specyficznymi dla speA. Obraz tego Southern blot można zobaczyć w tym artykule.

Bakteriofagi bardzo łatwo się rozprzestrzeniają. Przy niższych ekspozycjach światło ultrafioletowe może zwiększyć produkcję zarówno faga T12, jak i speA. Dłuższe czasy ekspozycji na promieniowanie UV mogą zabić faga. Światło ultrafioletowe obciąża bakterie lizogenne, prowadząc fagi do namnażania się i rozsadzania komórek bakteryjnych gospodarza. W przypadku T12 ekspozycja na światło UV zwiększa propagację bakteriofaga T12 po 20 sekundach ekspozycji. Po 20 sekundach ekspozycji światło UV zaczyna zabijać bakteriofaga, uszkadzając jego genom .

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Taksonomia UniProt