Ciri-ciri dan struktur tubuh bakteriofag

Bakteriofag (virus yang menginfeksi bakteri) adalah organisme menarik yang telah dimainkan dan terus memainkan peran kunci dalam genetika bakteri dan biologi molekuler.
Advertisement

Fag dapat memberi fenotipe kunci pada tuan rumah mereka, misalnya mengubah strain non-patogen ke dalam patogen, dan mereka memainkan peran kunci dalam mengatur populasi bakteri dalam segala macam lingkungan.

Hubungan fag-bakteri sangat bervariasi: dari model predator-mangsa sederhana sampai kompleks, hubungan simbiosis yang hampir mendorong kelangsungan hidup dan keberhasilan evolusi dari keduanya. Sementara infeksi bakteri yang digunakan dalam industri fermentasi dapat sangat bermasalah dan mengakibatkan kerugian keuangan, infeksi fag lainnya pada bakteri dapat dimanfaatkan untuk aplikasi industri dan / atau medis.

Bakteriofag (dari bahasa Yunani “bakteri” dan phagein, “makan”) adalah virus yang menginfeksi bakteri. Istilah ini umumnya digunakan dalam bentuk pendek menjadi ‘fag’ saja. Artiken berikut akan menjelaskan Ciri-ciri dan bentuk struktur tubuh serta replikasi pada bakteriofag.

Advertisement

Seperti virus yang menginfeksi eukariota (tanaman, hewan, dan jamur), fag sangat bervariasi dalam struktur dan fungsi. Biasanya, mereka terdiri dari penutup protein luar, atau kapsid, dan bagian untuk menempelkan materi genetik. Bahan genetik dapat berupa RNA, tetapi biasanya DNA untai ganda. Genom Fag memiliki ukuran yang bervariasi antara 2-200 pasangan basa kilo per untai asam nukleat (Baron 1996).

Bakteriofag ini cukup cukup menjajikan dalam bidang pengobatan sebagai agen potensial karena banyak bakteri berbahaya bagi tubuh manusia dapat dihancurkan (dikenal sebagai terapi fag).

Bakteriofag ada dimana-mana dan dapat ditemukan di banyak lokasi yang dihuni oleh bakteri, seperti tanah atau usus hewan. Salah satu sumber daya alam terpadat yang diisi oleh fag dan virus lainnya adalah air laut, dimana sampai 109 virion, atau partikel virus yang lengkap, per mililiter telah ditemukan di permukaan. Hingga 70 persen dari bakteri laut mungkin terinfeksi oleh fag (Prescott 1993).

Struktur

Struktur klasik bakteriofag ditunjukkan pada diagram di sebelah kanan, yang menampilkan bentuk simetri kompleks. Struktur kepala, yang berisi materi genetik, memiliki bentuk simetri ikosahedral, sedangkan ekor memiliki simetri heliks. Sebuah pelat dibagian bawah dengan bentuk heksagonal memiliki beberapa serat ekor yang keluar dari bidang plat. Pada kenyataannya, struktur ini hadir terutama pada virus T- dan coliphages. Bakteriofag kompleks lainnya mungkin tidak memiliki serat ekor atau bahkan mungkin memiliki ekor kontraktil.

Gambaran struktural dari bakteriofag kompleks
Gambaran struktural dari bakteriofag kompleks

Berbagai morfologi bakteriofag lainnya telah diamati, seperti berbentuk panjang, berserabut yang berasal dari keluarga Inoviridae, struktur seperti batang, atau bola dari keluarga Cystoviridae.

Reproduksi

Bakteriofag dapat mereproduksi hanya dalam sel inang dan mungkin memiliki siklus litik atau siklus lisogenik. Beberapa virus mampu melaksanakan kedua siklus ini. Dalam siklus litik -ciri fag virulen seperti fag T4 -selama tahap terakhir dari infeksi, sel-sel inang pecah terbuka, atau melisiskan, dan mati setelah virion mereplikasi. Setelah sel ini hancur, virus harus menemukan inang baru.

Sebaliknya, siklus lisogenik tidak membunuh sel inang. Fag genom dimasukkan ke kromosom bakteri dan, selama pembelahan sel, fag genom direplikasi bersama dengan kromosom inang. Dengan demikian, siklus lisogenik memungkinkan sel inang untuk bertahan hidup dan bereproduksi, dan virus direproduksi dalam semua keturunan sel.

Fag mampu menjalani kedua siklus litik dan siklus lisogenik, seperti fag lambda, yang dikenal sebagai fag temperat. Misalnya, DNA lambda fag terintegrasi dengan kromosom DNA bakteri dan direplikasi bersama dengan itu. Setelah genom fag merupakan bagian dari kromosom bakteri, hal itu disebut profag. (Jika genom fag tidak dimasukkan ke dalam kromosom inang, tetapi tetap terpisah, hal itu disebut plasmid.) Virus tetap aktif, yang direplikasi bersama dengan DNA host dan diteruskan ke sel anak sampai sel inang rusak, mungkin karena radiasi atau adanya bahan kimia tertentu. Kemudian profag yang keluar dari kromosom inang dalam proses yang disebut induksi profag. Setelah induksi, fag yang memulai reproduksi virus melalui siklus litik, yang menghasilkan kematian sel inang.

Kadang-kadang ekspresi gen profag dapat mengubah fenotip bakteri inang. Dalam beberapa kasus, fenomena ini, yang disebut konversi lisogenik, memiliki arti penting bagi kesehatan bagi manusia. Misalnya, bakteri yang menyebabkan diptheria, Corynebacterium diphtheriae, adalah berbahaya bagi manusia kecuali terinfeksi oleh fag β. Kemudian gen profag menginduksi bakteri host untuk menghasilkan racun.

Penempelan dan penetrasi

Untuk memasukkan sel inang, bakteriofag melekatkan reseptor spesifik pada permukaan bakteri, termasuk lipopolisakarida, asam teikoik, protein, atau bahkan flagela. Ini “kunci-dan-gembok” yang berarti bahwa bakteriofag hanya dapat menginfeksi bakteri tertentu yang memiliki reseptor yang dapat mengikat mereka. Saat virion fag tidak bergerak aktif, mereka harus mengandalkan pertemuan acak dengan reseptor yang tepat ketika dalam larutan, seperti darah atau air laut.

Bakteriofag kompleks, seperti fag T-bahkan -T2, T4, dan T6-diduga menggunakan gerak seperti jarum suntik- untuk menyuntikkan materi genetik mereka ke dalam sel. Setelah terjadi kontak dengan reseptor yang sesuai, serat ekor membawa pelat dasar lebih dekat ke permukaan sel. Setelah terpasang sepenuhnya, perubahan konformasi menyebabkan ekor akan berkontraksi, mungkin dengan bantuan ATP yang terdapat di bagian ekor (Prescott 1993). Bahan genetik dapat didorong melalui membran sel, atau mungkin disimpan di permukaan. Bakteriofag lain mungkin menggunakan metode yang berbeda untuk memasukkan materi genetik mereka.

Sintesis protein dan asam nukleat

Dalam waktu singkat, kadang-kadang hanya beberapa menit, polimerase bakteri mulai menerjemahkan mRNA virus menjadi protein. Untuk fag berbasis RNA, RNA replikase disintesis awal proses. Protein awal dan beberapa protein yang hadir pada virion dapat memodifikasi RNA polimerase bakteri sehingga mentranskripsi mRNA virus. Sintesis normal host dari protein dan asam nukleat terganggu, dan dipaksa untuk memproduksi produk virus. Produk-produk ini terus menjadi bagian dari virion baru dalam sel, protein yang membantu merakit virion baru, atau protein yang terlibat dalam lisis sel.

perakitan Virion

Dalam kasus fag T4, pembangunan partikel virus baru merupakan proses yang kompleks yang memerlukan bantuan molekul pembantu khusus. Plat dasar dirakit pertama, dengan ekor yang dibangun di atas setelah itu. Kepala kapsid, dibangun secara terpisah, secara spontan akan merakit dengan ekor. DNA dikemas efisien dalam kepala dengan cara yang belum diketahui. Seluruh proses memakan waktu sekitar 15 menit.

Pelepasan virion

Fag dapat dilepaskan melalui lisis sel atau oleh sekresi sel inang. Dalam kasus fag T4, hanya lebih dari 20 menit setelah injeksi, 250 sampai 300 fag akan dirilis ketika semburan sel. Lisis dicapai oleh enzim yang disebut lisozim, yang menyerang dan memecah membran sel. Beberapa fag, bagaimanapun, dapat mengembangkan hubungan simbiosis di mana sel inang terus mengeluarkan partikel virus baru. Virion baru dari membran plasma, mengambil sebagian dari itu dengan mereka untuk menjadi virus yang terbungkus tersebut memiliki amplop virus. Semua virion dirilis mampu menginfeksi bakteri baru.

Advertisement

Facebook Twitter

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *