Бактериофаги Randall Wolcott MD В В Леонов 2012

Бактериофаги Randall Wolcott MD В. В. Леонов, 2012 Оренбургская государственная медицинская академия Кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии

Бактериофаги – группа вирусов, паразитирующих в бактериальных клетках. Номенклатура бактериофагов видовом наименовании хозяина: üколифаг Т 2, üколифаг основана на

История открытия бактериофагов § 1898 г. - Н. Ф. Гамалея (Россия ) ü обнаруживает явление самопроизвольного лизиса бактерий сибирской язвы § 1915 г. - Ф. Туорт (Англия) ü описывает способность фильтрата стафилококков растворять свежую культуру этих же бактерий § 1917 г. – Ф. Д٬Эрелль (Франция) ü выделил фильтрующийся агент из фекалий больных дизентерией § 1923 г. – Г. Г. Элиава (Грузия) ü первый в мире институт бактериофагов в Тбилиси

Строение бактериофагов 1. Нитевидные 2. Полиэдрические Головка с ДНК Воротничок Чехол Базальная мембрана Хвостовые нити Электронограмма бактериофага Т 2 Бактериофаг Т 4 E. coli (в рамке) и «тень» фага после высвобождения ДНК Бактериофаг Т 2

Морфологические типы бактериофагов I тип (нитчатые) без головки (только отросток) II тип без отростка (только головка) III тип головка и отросток, короткий без чехла IV тип головка и отросток, длинный с чехлом, несократимый V тип головка и отросток, длинный с чехлом, сократимый

13 Семейств бактериофагов Двухцепочечная ДНК, без оболочки P 2 Myoviridae SIRV 1, 2 Rudiviridae T 2 Siphoviridae Двухцепочечная ДНК, оболочка Fuselloviridae SSV 1 λ Tectiviridae Corticoviridae PM 2 Podoviridae Inoviridae TTV 1 PRD 1 Lipothrixviridae P 22 Одноцепочечная ДНК Plasmaviridae Одноцепочечная РНК M 13 & fd MS 2 Microviridae ΦX 174 Leviviridae Двухцепочечная РНК phi 666 Cystoviridae

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 1. Адсорбция бактериофага Т 2

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 2. Проникновение в клетку Проникновение бактериофага Т 2

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 3. Период латенции (эклипс-фаза) 4. Синтез вирусного генома и протеинов 5. Морфогенез вириона 6. Высвобождение фаговых частиц Стерильные пятна - «негативные колонии фага»

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 1 Адсорбция 1

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 1 Адсорбция 2 3 Период латенции Проникновение в клетку

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 1 Адсорбция 2 Проникновение в клетку 3 Период латенции 4 Синтез вирусного генома и протеинов

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 1 Адсорбция 2 Проникновение в клетку Морфогенез вириона Период латенции 3 5 Морфогенез вириона 4 Синтез вирусного генома и протеинов

Жизненный (литический) цикл вирулентных бактериофагов 1 Адсорбция 2 6 Высвобождение Фаговых частиц Морфогенез вириона 3 Проникновение в клетку Период латенции 5 Морфогенез вириона 4 Синтез вирусного генома и протеинов

Жизненный цикл умеренных бактериофагов: лизогения ДНК фага Дочерняя клетка с профагом Инъекция фаговой ДНК Циркуляция фаговой ДНК Лизогенная популяция бактерий Фаг Иногда профаг выходит из хромосомы, инициируя литический цикл Бактериальная хромосома Лизогенный цикл Литический цикл Лизис клетки и освобождение фага или Индукция литического цикла Синтез генома, протеинов фага и морфогенез вириона Индукция лизогенного цикла Бактерии размножаются, копируют профаг и передают его дочерним клеткам Профаг ДНК фага встраивается в хромосому и становится профагом

Бактериофаги: лизогенная конверсия Примеры факторов вирулентности, переносимых фагами Бактерия Фаг Продукт гена Фенотип Vibrio cholerae CTX холероген холера Escherichia coli λ шигаподобный токсин геморрагическая диарея Clostridium botulinum клостридиальный фаг ботулотоксин ботулизм Corynebacterium diphtheriae гистотоксин дифтерия Streptococcus pyogenes T 12 эритрогенин скарлатина

Взаимодействие: бактериофаг - бактерия Лизогенная (фаговая) Лизогения конверсия Лизис Трансдукция Индукция Умеренный Вирулентный БАКТЕРИОФАГИ Дефектный (трансдуцирующий)

Применение бактериофагов 1. Диагностика (фагодиагностика) § определение вида микроорганизма (фагоиндикация) – экспресс-метод § эпидемиологические наблюдения – оценка количества патогенных бактерий §определение источника инфекции (фаготипирование) – бактериологический метод

Фагоиндикация «Фаговые дорожки» (зона лизиса бактерий) Пример: экспресс-диагностика чумы

Фаготипирование Фаготип (фаговар) = перечень типовых фагов, лизирующих данный штамм Фаготип: 4/7/9

Применение бактериофагов 2. Лечение (фаготерапия) и экстренная профилактика (фагопрофилактика) § кишечные инфекции ü ü Klebsiella pneumoniae Proteus spp. E. coli Vibrio cholerae и др. § гнойно-воспалительные инфекции ü Staphylococcus aureus ü Streptococcus pyogenes (Group A Streptococci) ü Pseudomonas aeruginosa и др. §раневые инфекции ü Clostridium spp. и др. § коррекция дисбиозов ü в комплексе с препаратами, нормализующими микробиоту

Повышение чувствительности реакции фаголизиса Бактериофаг с высоким уровнем синтеза лизоцима Бактериофаг Яичный лизоцим Лизоцим фага АЛА Ингибиторы АЛА: ИФНы, Amp Лизоцим фага АЛА Фагоустойчивая Фагочувствительная бактериальная клетка нет лизиса бактерий лизис бактерий

Если есть вопросы? § Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. В. 2 -х томах. Т. 1: учебник для мед вузов / под ред. В. В. Зверева, М. Н. Бойченко. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. 448 с. § Современная микробиология. Прокариоты: В 2 -х томах. Т. 1, 2. Пер. с англ. / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. М. : Мир, 2005. 656 с. n Brock, T. 1997. Biology of Microorganisms, Prentice Hall, NJ. n Calendar, R. 1988. The Bacteriophages, Volume 2, Plenum Press, NY, pp. 683715. n Salyers, A. , and D. Whitt. 1994. Bacterial Pathogenesis: A Molecular Approach, ASM Press, Washington D. C. pp. 141 -155, 169 -181. n Waldor, M. 1998. Bacteriophage biology and bacterial virulence. Trends Microbiol. 6: 295 -296 n Waldor, M. , and J. Mekalanos. 1996. Lysogenic conversion by a filamentous phage encoding cholera toxin. Science 272: 1910 -1914 http: //www. evergreen. edu/phagetherapy/phagetherapy. html http: //www. flesheatingbacteria. net/ http: //justice. loyola. edu/~klc/BL 472/GAS/ http: //www. med. sc. edu: 85/mayer/phage. htm

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

13 Семейств бактериофагов Corticoviridae полиэдрический капсид, липидная суперсипирализованная ds. ДНК оболочка, замкнутая Cystoviridae оболочка, полиэдрический капсид, липиды, три молекулы линейной ds. РНК Fuselloviridae плеоморфные, липидная оболочка, нет капсида, замкнутая суперспирализованная ds. ДНК Inoviridae genus (Inovirus/Plectrovirus) длинные/короткие хвостовые нити, замкнутая ss. ДНК Leviviridae квазиполиэдрический капсид, одна молекула линейной ss. РНК Lipothrixviridae нитевидные, липиды, линейная ds. DNA Microviridae полиэдрический капсид, замкнутая ss. ДНК Myoviridae (A-1, 2, 3) чехол сократимый, головка изометрическая Plasmaviridae плеоморфные, оболочка, липиды, нет капсида, замкнутая суперспирализованная ds. ДНК Podoviridae (C-1, 2, 3) «хвост» длинный, несократимый, головка изометрическая Rudiviridae нитевидные, линейная ds. ДНК Siphoviridae (B-1, 2, 3) «хвост» длинный, несократимый, головка изометрическая Tectiviridae полиэдрический капсид с линейной двухцепочечной ds. ДНК, «хвост» для инъекции ДНК