バクテリオファージは、細菌に感染するウイルスです。バクテリオファージは、その宿主バクテリアを工場として使用してより多くのバクテリオファージを作り、その過程でバクテリアを殺します.これは、科学者が人間に感染する細菌に対する治療法を開発するのに役立つかもしれません.
ウイルスは非常に小さい感染性病原体であるため、電子顕微鏡で確認する必要があります。概観を示すために、バクテリアが小さくて目に見えない（実際にそうである）と考えると、ウイルスは 10 倍から 100 倍小さくなります。 バクテリアより。これらのウイルスは、人間の宿主と接触すると、大混乱を引き起こし、人間の宿主を非常に病気にする可能性があります.現在、人間に感染して病気を引き起こすウイルスがあるように、バクテリアに感染して死に至らしめるウイルスもあります!
それらは当然ファージまたはバクテリオファージと呼ばれ、基本的に「バクテリアを食べる人」を意味します! 1 つの悪者 (ウイルス) が別の悪者 (バクテリア) を殺すようなものです。
人間は、一体どのようにして、目に見えない生物が別の目に見えない生物を食べていることを発見したのでしょうか?
Frederick William Twort は 1915 年に、細菌のコロニーが溶解して消失する場合があり (溶菌)、細菌のコロニーが細菌フィルターを通過した場合でもこの効果が続くことを観察しました。ウイルスはバクテリアの 10 ～ 100 分の 1 の大きさであり、バクテリアのフィルターを通過できることが知られていたため、Twort と Felix d'Herelle は、バクテリアを食べていたウイルスを「バクテリオファージ」という用語で表現しました。それらは一般に「細菌のウイルス」とも呼ばれます。
バクテリオファージ – 「バクテリアのウイルス」 – なぜ人間にとって重要なのか?
簡単な質問です...細菌感染のために病気になったとき、どのように細菌を攻撃して殺しますか?簡単な答えは、医師が処方した抗生物質を使用することです。抗生物質を頻繁に使用することで、細菌が免疫を獲得し、死ぬことを拒否することが時々起こります。では、ありそうもないヒーロー、バクテリオファージについて考えてみましょう。バクテリオファージの主な役割は、悪玉菌を食べたり殺したりすることです!バクテリオファージが人間の病気の治療に果たす役割を想像してみてください!この健康へのアプローチは、ファージ療法とも呼ばれます。
ファージ療法とは?
ファージ療法は、細菌のウイルスを使用して、病気の原因となる細菌や不要な細菌を排除します。バクテリオファージは特定の種類/株の細菌のみを殺すことができます。抗生物質とは異なり、抗生物質は無作為に殺戮を繰り返し、私たちにとって良いものであっても目に見えるすべての細菌を撃ち、「通常のフローラ」を枯渇させます.バクテリオファージは特定の 1 つの細菌宿主のみを殺すため、善玉菌に害を及ぼすことはありません。また、バクテリオファージは生存のために細菌宿主を必要とし、特定の細菌でしか複製できないため、病気の原因となる細菌が存在しなくなると、バクテリオファージも消滅します!彼らは望まないゲストのように私たちの体にぶら下がっていません.要するに、バクテリオファージは私たちの体の自然防御軍の論理的なパートナーです.ただし、バクテリオファージを使用してヒトの病気を治療するオプションを探り、ファージ療法の潜在的な欠点をよりよく理解するには、まだ多くの研究を行う必要があります.ファージ療法が抗生物質に取って代わる時間はまだあり、このアイデアには多くの可能性があります!
ファージベースの生物保存 – 人間以外に、バクテリアは何に害を及ぼす可能性がありますか?果物や野菜などの食品は、時間の経過とともに腐敗し、腐敗することが知られています。ここの犯人もバクテリアです。バクテリオファージがバクテリアを殺すことがわかったので、ファージは果物やチーズなどの害虫 (バクテリア) のキラーとして使用でき、それによって傷みやすいアイテムの天然防腐剤として機能します.
遺伝子研究 – バクテリオファージは、自己複製 (自分自身のコピーを作成) する方法を知っている最小かつ最も単純な生物学的実体です。この特性により、遺伝子研究や研究の目的に非常に役立ちます.
バクテリオファージの構造と形態
バクテリオファージはウイルスであるため、人間がバクテリオファージを視覚化して構造を観察するのに電子顕微鏡が役立ちます。ファージは、すべてのウイルスと同様に、カプシドと呼ばれるタンパク質のコートで覆われた核酸コアを持ち、カプソメアと呼ばれるサブユニットで構成されています。バクテリオファージは通常、頭と尾を持っています。バクテリオファージの尾部は、細菌細胞に侵入し、ウイルス核酸を細菌に挿入するために使用されます。これは、蚊に刺されて、蚊に刺されて寄生虫を体内に移し、病気になることを想像するのに良い方法です。
バクテリオファージの形態は、次のいずれかの形態を示す傾向があります:
- 六角形の頭、収縮性の鞘と尾の繊維を備えた硬い尾
- 六角形の頭、柔軟な尾、収縮性鞘なし、尾の繊維がある場合とない場合があります。
- 六角形の頭、頭より短い尾、収縮性の鞘がなく、尾の繊維がある場合とない場合があります。
- 頭は大きなカプソメアでできていますが、尾はありません
- 繊維状のファージ
構造的には、ほとんどのファージは立方対称またはらせん対称を持っています。一般に、立方体ファージは規則的な固体または「多面体」ですが、らせん状ファージは棒状です。多面体ファージは正二十面体の形状をしています。つまり、それらのカプシドには、正三角形の形に配置された 20 個のファセットがあります。正二十面体の形状は、ファージにとって安定した形状であり、ウイルス核酸を保存するためのより大きなスペースを可能にします。バクテリオファージ内の核酸は、DNA または RNA のいずれかであり、二本鎖または一本鎖である可能性があります。
バクテリオファージに関する豆知識
- バクテリオファージは、生物圏で最も豊富な生物学的形態を表し、細菌の数を約 10 対 1 上回っています!!
- 海水 1 ミリリットルあたり約 107 ～ 108 のファージが含まれており、毎秒 1023 近くのファージ感染が発生しています!!
- 私たちの腸には、糞便 1 グラムあたり 1013 ～ 1014 個のバクテリアが密集しているため、これらのバクテリアを食べるウイルスの巨大な遊び場です!!
どうやってそんなに大量に複製するの?
これらの小さな小さなものがどうやってこれほど豊富に成長できるのか不思議に思っていますか?それに答えるために、彼らのライフサイクルがどのようなものかを理解してみましょう.一般的に言えば、ファージはそのライフサイクルに基づいて 2 つの主なカテゴリに分類できます:厳密に溶菌性ファージ (または毒性) と温帯性ファージです。
溶解サイクル
病原性ファージは、ファージ複製サイクルの終わりに感染した細菌宿主の溶解 (破裂) によって特徴付けられる溶菌サイクルを通じてのみ複製できます。溶菌サイクルのプロセスのステップは次のとおりです-
(画像クレジット:Flickr)
- 吸着 – これは、バクテリオファージが細菌宿主に感染するための必須のステップです。ここでは、バクテリオファージの先端が細菌細胞の特定の受容体に付着します。
- 浸透 – このプロセスは、いくつかのファージ酵素の助けを借りて実行されます.ファージのテール コアは、注射器で薬を注入するのと同じように、その DNA を細菌宿主細胞に注入します。
- 文字起こし – 侵入が発生してから数分後、ファージの核酸がバクテリアを制御し、バクテリオファージによるバクテリア宿主の乗っ取りのように、バクテリア自身の遺伝物質を破壊します.ファージ DNA/RNA は複製を開始し、細菌宿主を使用して新しい赤ちゃんファージを作成します。
- 組み立てとリリース – これらの赤ちゃんファージが形成され始めると、赤ちゃんファージのすべての部分が集まって、いくつかの新しいバクテリオファージを形成します.最初の感染からわずか 25 分で、約 200 の新しいバクテリオファージが組み立てられ、細菌細胞が破裂 (溶菌) してこれらのファージが放出されます。さらに多くのファージを作るために他の複数の細菌を見つけます。
溶菌周期の医学的側面
ファージタイピング – 溶菌性ファージは通常、細菌の単一株にのみ感染するため、バクテリオファージタイピングを使用して、病気の原因となる細菌の特定の株を特定および分離できます。したがって、診断および病気の原因となる細菌を追跡するための医療ツールとして機能します。特定のコミュニティで広がる。
溶原性サイクル
(写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
温帯ファージは、わずかに異なる複製方法に従います。このプロセスでは、ファージ DNA は、バクテリアの DNA をハイジャックして破壊するのではなく、バクテリアの DNA 自体に組み込まれ、その一部になります。細菌細胞は成長と増殖を続けますが、細菌 DNA が増殖するたびに、バクテリオファージ DNA が自動的に増殖し、細菌宿主の次の世代に伝達されます。このように、ファージ DNA は何百万ものバクテリアの一部として存在します。
溶原性の医学的側面
病気を引き起こす細菌は、毒素を産生することによって病気を引き起こします。これらの細菌の中には、温帯ファージを持っている場合にのみ、病気を引き起こしたり、毒素を放出したりすることができるものがあります。温帯ファージが宿主細菌の特性を変化させることができるこの現象は、溶原性変換と呼ばれます。場合によっては、特定の化学物質や照射により、これらの温帯ファージが溶菌を受けて細菌宿主細胞を破壊し、溶菌細胞を模倣します。これらの放出されたバクテリオファージは、自由に他のバクテリアに感染できるようになり、このサイクルが続きます.
結論
細菌は私たちに害を及ぼし、バクテリオファージは細菌に害を及ぼします。バクテリオファージによる抗生物質の置き換えを支持する十分な研究はありませんが、それらは人間にとって非常に興味深い特性を示します.それらは、天然の食品防腐剤として作用し、遺伝子研究を助け、診断を助け、人間の特定の病気の原因となる特定の細菌を特定することにより、人類に役立つ大きな可能性を示しています.
