El profagi és el nom que rep l’ADN del fagi dels bacteriòfags temperats quan és present a la cèl·lula hoste bacteriana. Félix Hubert d'Hérelle va descobrir els bacteriòfags el 1917. Ho són virus que s’han adaptat a específics els bacteris. Les investigacions posteriors van distingir entre el fag lític amb alta virulència i el fag temperat amb profàgic silenciós i el cicle lisogènic.
Què són els profagues?
El profagi del bacteriòfag temperat pot estar present com a plasmidi a la cèl·lula hoste o integrat a l’ADN bacterià. Per a això, el fago temperat ha d'adoptar el cicle lisogènic després de la injecció del DNA del fagi. Es distingeix entre el cicle lític i el cicle lisogènic. Tot i que el cicle lític provoca una replicació ràpida i una posterior lisi de la cèl·lula hoste després de la injecció del material genètic, en el cicle lisogènic s’injecten gens repressors del fagi a la cèl·lula hoste per suprimir el cicle lític, és a dir, la ràpida dissolució del cel·la. El fago temperat pot canviar entre cicles lítics i lisògens en funció del medi ambient condició present. El cicle lític es refereix a l'enfocament convencional dels gens fagos dins de la cèl·lula hoste. Hi ha una ràpida replicació dins de la cèl·lula hoste després de la injecció del DNA viral. Després de la càpsida i la fibra de la cua proteïnes s’han replicat a més de l’ADN viral i s’han reunit nombroses noves partícules virals a partir de les parts individuals, la paret cel·lular de la cèl·lula hoste es desintegra lisozim. La dissolució de la paret cel·lular allibera els nous fags i ara poden injectar el seu ADN en altres cèl·lules bacterianes. Aquest procés es completa en aproximadament una hora. A causa de l'elevat nombre de noves partícules virals, aquest procés s'anomena "forma virulenta". Atès que la paret cel·lular hoste és destruïda per lisozim, s'utilitza el terme "cicle lític". Al fag temperat, la replicació ràpida i la posterior lisi de la cèl·lula hoste no entren necessàriament en vigor. Depenent de l'existent factors ambientals, el fago temperat pot alternar entre cicles lítics i lisògens. El cicle lític es pot suprimir mitjançant la injecció de gens repressors i el cicle lisogènic pot començar indefinidament. En el cicle lisogènic, el material genètic del fago s’insereix al material genètic del germen i pot persistir aquí per un temps indefinit. El material genètic injectat es coneix com a "immòbil" i es defineix com "profàgic". El profagi pot residir com a plasmidi al citoplasma de la cèl·lula hoste o integrar-se al material genètic del bacteri. La integració del material genètic viral requereix un alt grau d’especialització. El material genètic dels fagos temperats només es pot unir a posicions específiques de l’ADN bacterià. Per contra, el material genètic de les soques de fagos temperats individuals sempre es pot identificar a les mateixes posicions del genoma bacterià. A causa de l’èxit de l’adaptació, els profagues es converteixen en beneficiaris de la divisió cel·lular bacteriana. Durant el procés de divisió de la mitosi de la cèl·lula hoste, es transmet el genoma viral. Més transmissió a altres els bacteris es pot produir per conjugació. Els profags es poden estendre a través de soques bacterianes senceres per diverses vies de transmissió. Les influències ambientals com la llum UV o certs productes químics poden fer que el profàgic torni al cicle lític i busqui una replicació agressiva. A més, el profagi també aprofita els processos de transcripció de la cèl·lula hoste: els gens repressors injectats del fagi es reconeixen com a danys de l’ADN per certs enzims del bacteri i degradat. La degradació dels gens repressors té un efecte autodestructiu dins de la cèl·lula hoste. Ara el cicle lític ja no es pot suprimir i el profàge passa de l’estat lisogènic a una replicació agressiva, que acaba amb la posterior dissolució de la paret cel·lular bacteriana.
Ocurrència, distribució i propietats
Els fagos són altament especialitzats virus que s’han adaptat a soques bacterianes individuals. Per tant, no tots els bacteriòfags poden accedir a tots els bacteris. La propagació sense la cèl·lula hoste específica no és possible per al bacteriòfag. La forta especialització condueix al fet que els bacteriòfags es troben al mateix terreny que les seves cèl·lules hostes. El mateix passa amb els graus de profàgis encara més, ja que no són convencionals virus i simplement es presenten com a material genètic viral dins de l'organisme hoste, no es poden trobar fora de les cèl·lules assignades, encara que només sigui per definició. A més, cal esmentar que els bacteriòfags tenen un nombre de (10 a la potència de 30) en aigua de mar sols i, per tant, hi ha més fags que organismes vius a tot el planeta. Això contrasta amb un nombre molt reduït de dinou bacteriòfags investigats oficialment, cosa que fa difícil fer una afirmació precisa sobre la seva aparició.
Importància i funció
phage teràpia es va desenvolupar a la dècada de 1920 i encara s’utilitza amb èxit a l’Europa de l’Est per combatre diversos enfermetats infeccioses. Els avantatges del fagi teràpia són obvis: els bacteriòfags només danyen soques individuals de els bacteris mentre antibiòtics tenen un efecte perjudicial general sobre els bacteris del cos. El descobriment de penicil·lina a la dècada de 1940 va portar a la massiva antibiòtic ús a Occident i, com a resultat, un cessament de la investigació de fagos. La posterior acumulació de nombrosos antibiòtic les resistències al seu torn van provocar un augment de l'interès pels bacteriòfags als anys noranta. No obstant això, el focus del fagi teràpia es troba en bacteriòfags amb virulència agressiva i cicle exclusivament lític, mentre que els bacteriòfags i profagis temperats només han tingut un paper menor fins ara.
Malalties i malalties
Alguns patògens només poden establir la seva virulència mitjançant la simbiosi amb profagues. Clostridium botulinum pot produir el temut toxina botulínica només amb l’ajut de l’ADN de fagos integrat. Estreptococ els piògens només poden causar escarlata febre en combinació amb ADN de profàg. Vibrio cholerae produeix còlera només a través de profagues especials. Això també mostra la importància dels fagos per a la medicina humana. Totes les soques bacterianes podrien perdre el seu potencial patogen si es poguessin eliminar específicament els profagues responsables.
