噬菌体是在我们周围

地球是拎着细菌——的病毒感染他们!这些病毒被称为噬菌体,或者只是噬菌体(发音feyj-es)。有10倍比地球上的细菌噬菌体[1]。噬菌体是有趣的观察,因为他们有不同的形状(图1一个)。一些有尾巴灵活、刚性或很短的。别人看起来像漂浮的头,甚至像长字符串。就像其他微生物噬菌体是由一组遗传指令称为DNA或RNA。这些指令是安全地安置在噬菌体的头,这是由蛋白(图1一个)。

噬菌体(像所有病毒)复制本身也无法做出新的噬菌体副本。总是需要一个细胞感染病毒,称为主机细胞繁殖。噬菌体的细菌利用。这些微小的海盗开始他们坚持一个细菌细胞的攻击。然后,噬菌体进入细胞,使更多的自我复制。有多少份?数百!对于每一个细菌细胞攻击,数以百计的创建新的噬菌体。这些副本是释放细菌细胞爆炸(图1 b)[1,3,4]。这一切始于一个噬菌体。这个过程发生在土壤,海洋,甚至在你自己的身体!

人类使用这些天敌的细菌为了更大的利益。例如,噬菌体可以用作药物杀死致病细菌抗生素耐药,这意味着正常的药物治疗用于杀死他们不再有效。在其他情况下,噬菌体应用于烹饪表面,肉类,或生产。这样可以防止坏的细菌会引起发烧和腹泻,沙门氏菌和单核细胞增多性李斯特氏菌,获得我们的食物(2,3]。如你所见,噬菌体的病毒。他们帮助我们保持健康和保护从致病细菌。

噬菌体识别一些细菌和其余独自离开

尽管有许多类型的细菌无处不在,只噬菌体攻击他们中的一些。噬菌体怎么知道哪个细菌杀死?事实证明,噬菌体是挑剔的!每一个噬菌体只能使用某些类型的细菌作为主机。噬菌体寻找宿主通过筛选所有周围的微生物。这就像玩Waldo哪里^®拼图游戏。找到Waldo,你搜索一个字符与眼镜,棕色的头发,一个红白相间的条纹无檐小便帽匹配衬衫和蓝色牛仔裤。可能会有其他的照片穿类似的衣服或部分Waldo的机构,但只有Waldo穿着完整的,正确的颜色的衣服。噬菌体和细菌(微生物版本的游戏图2)。

发现他们的主机,噬菌体寻找细菌细胞的特殊部分。这些部分被称为噬菌体受体(3]。Waldo的目的相同的受体在Waldo哪里^®。他们周围的主机从其他微生物脱颖而出。因此,细菌没有合适的受体从噬菌体攻击是安全的。受体也噬菌体高度的地区,或棍棒,细菌细胞的攻击。

受体使用噬菌体对细菌很重要

使用什么样的细菌细胞部分噬菌体受体?这取决于噬菌体!一些噬菌体坚持鞭毛(发音fluh-jeh-lah),它很长,波浪线程使用的细菌在游泳运动(移动图3一)。其他的噬菌体坚持糖发现表面的细菌细胞,通常保护细菌免受有毒物质(图3 b)。细菌的细胞膜中发现的蛋白质泵也用作受体。细胞膜是细胞周围的障碍,帮助它保持它的形状,和蛋白质泵通常去掉的东西可以伤害或杀死细胞(图3 c)。

虽然我们只会提到这三种受体,记住,有更多的(3,5]。不是所有的细菌都有糖、鞭毛或蛋白质泵。取决于他们生活的地方,细菌可能需要其他专业部分,这让他们生存。有趣的是,每种类型的细菌的部分是噬菌体辨认。噬菌体所使用的受体确定哪些细菌宿主。噬菌体可以广泛或狭隘的宿主范围。噬菌体与宿主范围可以攻击许多不同类型的细菌。噬菌体窄宿主范围攻击只有一个或两种类型的细菌。

细菌可以保护自己免受噬菌体通过删除或改变受体的表面。然而,这是有代价的细菌细胞。受体细菌在生活中扮演重要角色的功能。细菌受体的主要工作是帮助执行这些功能,不使噬菌体攻击成为可能。删除或改变受体可以让细胞无法执行某些关键功能。例如,细菌可以移动可以前往新的地方更多的食物,这意味着他们可以竞争的细菌不能移动(图3一)。如果细菌改变摆脱他们的鞭毛,他们将抗噬菌体,但不再能够移动和寻找食物。同样,如果泵的蛋白质或糖层消失,然后细菌细胞更有可能死在严酷的环境下(图3 b, C)。尽管有这些缺点,一些细菌仍然改变或删除受体以避免噬菌体攻击。

令人惊讶的是,噬菌体可以克服细菌的防御。噬菌体可以学会识别不同的细胞部分或改变受体。这是如何发生的?主要由机会。当新的噬菌体,一些不同于第一个感染了细菌细胞的原噬菌体。这是由于突变,小改变自然发生在DNA或RNA。突变发生在细菌、动物和人类细胞。比其他细胞突变有时给细胞的优势。事实上,人类可以用两条腿走路的由于突变。在噬菌体,这些突变可能导致的能力,否则将噬菌体感染细菌耐药。 This cycle of bacteria becoming phage resistant and phages overcoming that resistance repeats itself over and over. In this way, bacteria and phages are constantly in competition with each other [4,5]。

你为什么要关心噬菌体?

尽管病毒常被认为是坏的,噬菌体病毒是有帮助的,我们想要。这些天然的细菌杀手非常擅长他们所做的事情!所以,我们可以使用它们来杀死有害的细菌引起疾病和不易治愈的感染。事实上,噬菌体已经挽救生命,上了新闻头条。细菌感染的噬菌体治愈人类心脏,大脑,和尿路。这些问题是由于细菌感染,如铜绿假单胞菌或Acetinobacter baumannii(5],它很快成为对抗多种抗生素。一些有问题的细菌也形成一层粘性的生物膜,是很难分开的。由于这些原因,抗生素并不总是一种有效的治疗选择。因此,噬菌体可能是唯一的方式摆脱这些危险的感染。

通过使用噬菌体,只有杀死这些麻烦制造者,我们可以确保有益细菌体内生存。我们需要更详细地研究噬菌体,就像我们学习我们使用其他药物。这些研究将帮助我们选择最好的噬菌体用于治疗。与此同时,你可以帮助这些难以置信的病毒传播。下次你听到有人谈论病毒,一定要告诉他们你知道phages-the好可以帮助治疗感染的病毒!

术语表

细菌:↑一种单细胞微生物,在自然界中到处都可以找到,可以引起疾病或者是有益的。

病毒:↑微生物必须感染细胞繁殖。

噬菌体:↑一种感染细菌的病毒。

微生物:↑一个小生物,通常用肉眼不可见。微生物包括细菌和病毒。

主机:↑一个细胞被病毒繁殖。

抗生素耐药:↑一个术语用来描述细菌不再敏感药物通常用于杀死他们或停止增长。

受体:↑的一个独特的特征被病毒的宿主细胞。

鞭毛:↑长线程一个细菌细胞的一部分。鞭毛是用来移动在游泳运动。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们感谢康纳卡斯韦尔和她巴拉哈斯冈萨雷斯为我们提供宝贵的反馈意见初稿的手稿。

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引用

[1]↑Jurczak-Kurek,。Gasior, T。,Nejman-Faleńczyk, B., Bloch, S., Dydecka, A., Topka, G., et al. 2016. Biodiversity of bacteriophages: morphological and biological properties of a large group of phages isolated from urban sewage.科学。代表。6:34338。doi: 10.1038 / srep34338

[2]↑卡恩,l . H。,Bergeron, G., Bourassa, M. W., De Vegt, B., Gill, J., Gomes, F., et al. 2019. From farm management to bacteriophage therapy: strategies to reduce antibiotic use in animal agriculture.安。纽约大学专科学校科学。1441:31。doi: 10.1111 / nyas.14034

[3]↑石头,E。,Campbell, K., Grant, I., and McAuliffe, O. 2019. Understanding and exploiting phage-host interactions.病毒11:567。doi: 10.3390 / v11060567

[4]↑Koskella B。,和Brockhurst, M. A. 2014. Bacteria–phage coevolution as a driver of ecological and evolutionary processes in microbial communities.《。牧师。38:916-31。doi: 10.1111 / 1574 - 6976.12072

[5]↑Kortright k . E。陈,b K。Koff, j·L。,和Turner, P. E. 2019. Phage therapy: a renewed approach to combat antibiotic-resistant bacteria.细胞宿主细菌25:219-32。doi: 10.1016 / j.chom.2019.01.014