Bakteriofager & prokaryota immunförsvar

Question 1

Vad är lysogenisk konvertering?

Answer 1

Det fenomen då en fags genom inkorporeras i värdcellens genom och resulterar i att bakterien får drastiskt förändrade egenskaper. Detta sker under den lysogena cykeln. Lysogenisk konvertering kan göra bakterier virulenta - sjukdomsalstrande. Ett exempel är endotoxin-gener som inkorporerats hos Vibrio chlorae.

Question 2

Vad är generell transduktion?

Answer 2

Fenomen under den lytiska cykeln där bakteriegenom av misstag packas in i de nybildade fagerna. När dessa sedan sprider sig och infekterar andra celler kan bakteriegenomet komma att med låg frekvens inkorporeras i andra bakteriecellers genom. På så sätt sprider sig gener via horisontell genöverföring.

Question 3

Vad är specialiserad transduktion?

Answer 3

Fenomen under den lytiska cykeln där fager av misstag replikerar värdcell-DNA som är direkt angränsande till fag-genomet. De replikerade sekvenserna packas sedan i nya fagpartiklar och sprids till nya värdar. Med låg frekvens kan de nya bakteriegenerna inkorporeras i värdcellens genom.

Question 4

Vilka tre mekanismer för horisontell genöverföring finns hos bakterier som sker med hjälp av bakteriofager?

Answer 4

Lysogen konvertering (fag-DNA inkorporeras i ny bakterie vilket ger den nya egenskaper), generell transduktion (bakterie-DNA packas av misstag in i fager som sprider sig till nya värdar) samt specialiserad transduktion (fager replikerar av misstag bakterie-DNA som är direkt angränsande till fag-DNA, detta packas sedan i nya fager och sprids till nya värdar).

Question 5

Vad är fagterapi?

Answer 5

Användandet av bakteriofager för att eliminera patogena bakterier. Metoden föll i glömska vid upptäckten av antibiotika, men har fått nyvunnet intresse nu när antibiotika-resistens blivit ett problem.

Question 6

Vad är fördelarna med fagterapi?

Answer 6

• Då de har specificitet för bakterier stör de ej normalfloran, medan antibiotika tenderar att slå ut alla bakterier i kroppen
• Mindre potential för resistens mot fager
• Effektiv mot toleranta bakterier (t.ex persisters och biofilm, då de kan finnas kvar i kroppen tills att de vilande cellerna vaknar upp igen)

Question 7

Vad är nackdelarna med fagterapi?

Answer 7

• Specificitet, svårt att hitta en ny fag mot varje bakteriestam, svårt att designa fager
• Då fager kan mutera kan de lätt byta specificitet, vilket ger en okänd och potentiell livshotande utkomst
• Om en patient är i livshotande stadie hinner man ej snabbt hitta ny fag med specificitet
• Ej utvecklade regler för användning
• Tveksamhet från allmänheten (man vill inte få ett virus injicerat för att bota en annan sjukdom).

Question 8

Hur ser den första försvarslinjen ut hos bakterier? Dvs det medfödda immunförsvaret - blockering av fag-bindning.

Answer 8

Bakterier kan på olika sätt förhindra att fager ens binder till ytan på cellen. Främst via två sätt:

• Produktion av exopolysackarider som maskerar receptorerna på ytan - men fagerna kan utveckla enzymer som bryter ner dessa
• Mutationer gör att receptorproteinerna förändras, kan t.ex vara att de fosforyleras - men fagerna kan själva mutera så att de kan fästa vid receptorerna ändå

Question 9

Hur ser den andra försvarslinjen ut hos bakterier? Dvs det medfödda immunförsvaret - produktion av restriktionsenzymer.

Answer 9

Om fagerna ändå lyckas ta sig förbi cellens yta finns ytterligare ett medfött försvar. Bakterien producerar två stycken enzym:
- Metyltransferas som metylerar det bakteriella DNAt
- Endonukleas - restriktionsenzym som specifikt klyver icke-metylerat DNA
Detta leder till att RE klyver endast det ometylerade fag-DNAt.

Men vissa fager har utvecklat system för att undkomma RM-systemet.

Question 10

Hur ser den tredje försvarslinjen ut hos bakterier? Dvs det medfödda immunförsvaret - självmord.

Answer 10

I de fall då fagerna lyckas ta sig förbi de främsta försvarslinjerna kan bakterien begå självmord i syfte arr förhindra bildning och spridning av nya fager - för att skydda populationen.

Fagkomponenten Gol - en peptid - har förmågan att stimulera det bakteriella enzymet Lit. Lit stimuleras till att bryta ner enzymet EF-Tu som är en livsviktig elongeringsfaktor i translationen. Detta leder till att cellen dör.

Question 11

Hur skyddar bakterien sig från autoimmunitet då den sekvens som finns på fag-genomet även finns i det sparade crispr-array? Varför klyver inte Cas9-proteiner även det?

Answer 11

I Crispr-array finns ingen PAM-sekvens, som Cas9 klyver intill. Denna finns endast på det virala genomet.