Bakteriofaagid on viirused mis nakatavad bakterid ja selle käigus korrutada. Iga bakteri jaoks on olemas ka konkreetne bakteriofaag. Bakteriofaage kasutatakse meditsiinis ja geenitehnoloogia.
Mis on bakteriofaagid?
Bakteriofaagid esindavad rühma viirused mis nakatavad bakterid ja arheed (ürgbakterid). Nii toimides jätkavad nad bakteri hävitamist. Iga bakteri jaoks on vastavalt luku ja võtme põhimõttele spetsiifiline bakteriofaag. Bakteriofaagid, vastavalt traditsioonilisele määratlusele, nagu kõik viirusedei ole elusorganismid. Nende paljunemine sõltub peremehest. Biokeemilisi protsesse väljaspool peremeest ei toimu. Faagid kasutavad ensüümide sel eesmärgil nende peremees. Bakteriofaagid koosnevad ainult DNA-st või RNA-st, mis on ümbritsetud valgukattega. Kuid enamikul faagidest on DNA geneetiline materjal. Faage kirjeldas esmakordselt 1917. aastal Kanada bioloog Félix Hubert d'Hérelle. Erinevate faagide struktuur on erinev. Põhimõtteliselt koosnevad bakteriofaagid mitmest komponendist. Uuriti peamiselt nn T-faagide struktuuri, mis muu hulgas nakatab ka bakterit Escherichia coli. T faagid koosnevad polühedrist juhataja, mis on ühendatud a kael pikliku süstekanalini (sissepritseseade). Süstimisaparaadi all on saba kiudude ja naastudega alusplaat. The juhataja on kapsiid, mis sisaldab nukleiinhapet. Kapsid, süstekanal ja alusplaat on valmistatud valgust. Saba kiud ja naelu kinnitavad faagi bakteri rakuseinale.
Esinemine, levik ja omadused
Bakteriofaagid on universaalselt levinud. Ligikaudu 10 kuni 30 bakteriofaagi võimsus on selles merevesi. Iga bakteri jaoks on olemas ka vastav faag. Bakteriofaagide paljunemise võib jagada viieks faasiks. Esiteks imendub faag spetsiifilises rakuseina retseptoris. Sabafilamentide otsad kinnituvad raku pinnale. Järgmises etapis süstib faag oma DNA või RNA bakterisse. See jätab tühjad valguümbrikud bakteripinnale. Kolmandat faasi nimetatakse latentsusfaasiks, mille käigus ei saa faagi tuvastada. Latentsusfaasis, mis kestab mitu tundi, algab translatsioon viiruse mRNA-ks ja replikatsioon viiruse nukleiinhappeks. Nn tootmise faasis viiruslik valgud toodetakse. Seejärel pannakse järgnevas küpsemisfaasis kokku üksikud viiruskomponendid. Pärast viiruse tootmise lõpetamist a lüsosüüm ümberehitatud bakteriraku toodetud bakter lahustab bakteri ja vabastab toodetud faagid.
Tähtsus ja funktsioon
Tänapäeval kasutatakse bakteriofaage juba paljudes valdkondades. Konkreetsed kasutusvaldkonnad avanevad meditsiinis, bioloogias või põllumajandustehnikas. Meditsiinis kasutatakse bakteriofaage bakteritüvede tuvastamiseks nende spetsiifilisuse tõttu teatud suhtes bakterid. Seda rakendusvaldkonda nimetatakse lüsotüüpiaks. Praegu toimuvad intensiivsed uuringud bakteritega võitlemiseks, kasutades nakkustes bakteriofaage. Eriti mulje all üha suurenev arv antibiootikum resistentsete bakteritüvedega, on see uurimisvaldkond üha olulisem. Kuid faagide madal stabiilsus kehas on problemaatiline. Need elimineeritakse kohe keha enda fagotsüütide poolt. Põhimõtteliselt kaalus seda võimalikku rakendust juba Félix Hubert d'Hérelle. Kuid pärast selle avastamist ja tutvustamist antibiootikumid, unustati selle võimaliku rakenduse uurimistulemused täielikult. Kuid D'Hérelle poolt 1934. aastal asutatud Eliava faagiuuringute instituut on Gruusias Thbilisis endiselt olemas. Koos Ludwik Hirszfeldi immunoloogia- ja eksperimentaalinstituudiga Ravi Poolas Wroclawis uuritakse täna seal alternatiivseid võitlusviise antibiootikum- faagide abil resistentsed bakterid. Faage kasutatakse toiduainetööstuses ka mitmel viisil. Näiteks kasutatakse juustu või vorstide pakendites mitmesuguseid faagide pihustusi, et kaitsta neid bakterite eest. Geenitehnoloogia on ka peamine rakendusala. Tänapäeval kasutatakse näiteks faage teatud geenide vektoritena ja viiakse bakteritesse. Selle meetodi abil insuliin- võis tekkida Escherichia coli bakteritüvesid. Need vektorid muutuvad üha olulisemaks ka teiste toimeainete tootmisel. Lisaks saab neid osaliselt kasutada geneetiliste defektide vastu võitlemiseks.
Haigused ja häired
Kuid bakteriofaagid ei näita ainult positiivset mõju. Mõned tõsised nakkushaigused puhkeda ainult faagide kaasamisel. Näiteks, difteeria põhjustab bakter Corynebacterium diphtheriae. Haigus saab puhata aga ainult siis, kui Corynebacterium diphtheriae on samaaegselt nakatunud ka bakteriofaagidega. Pärast faagidega nakatumist tekitavad need bakterid iseloomuliku toksiini, mis põhjustab tõsiseid, mõnikord eluohtlikke sümptomeid. Haigus algab selliste sümptomitega nagu neelamisraskused, lõtvus, iiveldus ja kõhuvalu. Mandlitele ilmub valge kate, millel on ebameeldiv magus lõhn. Sellised tüsistused nagu kopsupõletik or müokardiit on levinud ja võivad lõppeda surmaga. Teine bakteriofaagide põhjustatud haigus on ergav palavik. Sarlakpunane palavik on põhjustatud streptokokid nakatunud bakteriofaagidega. Selle nakkuse kaudu tekitavad bakterid eriti salakavalat toksiini. Tõsised haigusnähud ilmnevad koos külmavärinad, palavik, oksendamine ja farüngiit. Esialgu keel on kaetud valgega, kuid mõne päeva pärast muutub vaarika punaseks. A nahalööve esineb ka. Kui bakter ei oleks bakteriofaagidega nakatunud, oleks see ainult viima kahjutule tonsilliit. Koolera põhjustab ka bakteriofaagidega nakatunud bakter nimega Vibrio cholerae.
