تضاعف البكتيريوفاجات عملية من خمسة خطوات. تخضع البكتيريوفاجات
لدورة تحللية lytic أو دورة مولدة للتحلل lysogenic للعدوى.
إحدى أفضل العمليات المدروسة لتضاعف البكتيريوفاجات تلك التي تنفذها
البكتيريوفاجات من مجموعة T-even (T
من "نوع Type"). البكتيريوفاجات T2، T4, T6 هي في هذه المجموعة. هي فيريونات
DNA عارية, معقدة, كبيرة
برأس وذيل متميزة من البكتيريوفاجات. تحتوي على ألياف الذيل tail fibers، والتي تعمل بشكل مشابه
للأشواك spikes على الفيروسات
الحيوانية وتحدد أي نوع بكتيري سيكون الفاج phage قادر على إصابته. فاجات T-even هي فيروسات فتّاكة،
بمعنى أنها تحلل خلية العائل بينما تنفّذ الدورة التحللية من العدوى.
من المهم ملاحظة أن الحمض النووي nucleic acid في الفاج يحتوي فقط على عدد قليل من العديد
من الجينات genes
الضرورية للتخليق والتضاعف الفيروسي viral synthesis and
replication. على سبيل المثال، يحتوي على جينات لتخليق المكوّنات التركيبية
الفيروسية، مثل بروتينات المحفظة capsid proteins، ولبضعة إنزيمات enzymes تستخدم
في التخليق؛ لكنّه يفتقر إلى الجينات للعديد من الإنزيمات الرئيسية الأخرى، مثل تلك
المستخدمة أثناء تخليق الحمض النووي. لذا، إعتمادها كبير على خلية العائل.
سنستخدم تضاعف الفاج في إشيريشيا كولاي Escherichia coli كنموذج للدورة التحللية
lytic
cycle.
1. الإرتباط Attachment
الخطوة الأولى في دورة تضاعف الفاج الفتّاك تحدث عندما يصطدم الفاج
والخلايا البكتيرية بشكل عشوائي. إذا تطابقت مواقع على ألياف ذيل الفاج مع موقع
مستقبل مكمّل complementary receptor site على جدار خلية البكتيريا، سيحدث الإرتباط. الإرتباط الفعلي يشمل
إتحاد كيميائي ضعيف بين الفاج والموقع المستقبل. في بعض الحالات، السوط flagellum أو الشعيرة pilus البكتيرية
تحتوي على الموقع المستقبل.
2. الإختراق Penetration
بعد الإرتباط، يطلق ذيل الفاج الليزوزيم lysozyme، إنزيم يذوّب جزء من
جدار الخلية البكتيرية. غمد الذيل tail sheath بعد ذلك يتقلّص ومركز
الذيل يندفع عبر الجدار الخلوي. عندما تصل قمة مركز الذيل إلى الغشاء الخلوي، يقذف
DNA عبر
مركز الذيل المجوّف وعبر الغشاء الخلوي إلى السيتوبلازم البكتيري. تأخذ عملية القذف
أقل من ثانيتين والمحفظة capsid
تبقى خارجاً.
3. التخليق الحيوي Biosynthesis
بعد أن دخل DNA
إلى السيتوبلازم، يبدأ إنتاج أجزاء المحفظة وجينومات الفاج الجديدة.
بينما تشفّر جينات الفاج لتعطيل كروموسوم العائل، فإن DNA الفاج يستخدم النيوكليوتيدات
nucleotides والإنزيمات البكتيرية
لتخليق نسخ متعدّدة من جينومه. جزيئات RNA الرسول Messenger RNA المنسوخة
من DNA الفاج
تظهر في السيتوبلازم، ويبدأ التخليق الحيوي لإنزيمات الفاج وبروتينات المحفظة.
الرايبوزومات ribosomes، الأحماض الأمينية amino acids، والإنزيمات البكتيريه كلّها تجند للتخليق الحيوي.
لأن المحافظ الفيروسية viral capsids
هي وحدات متكرره من الكابسوميرات capsomeres, يمكن أستخدام شفرة
وراثية genetic
code
بسيطة نسبيا مرارا وتكرارا.
4. النضج Maturation
عندما تصنع أجزاء الفاج، فإنها تتجمّع إلى جزيئات فيروس كامل. الإنزيمات
المشفّرة بالجينات الفيروسية توجّه التجمع في نمط تدريجي step-by-step. في منطقة واحدة من
سيتوبلازم العائل, رؤوس وذيول الفاج تتجمّع من تحت وحدات بروتينيه؛ في منطقة أخرى،
الرؤوس تعبئ بـ DNA؛ وفي منطقة ثالثة، الذيول تلتصق بالرؤوس.
5. الإطلاق Release
تندفع جزيئات الفاج الناضجة الآن خارج القشرة البكتيرية الممزقة.
في بعض الفاجات, الليزوزيم، المشفّرة بواسطة جينات البكتيريوفاج لاحقاً في دورة
التضاعف replicative
cycle،
تحلل جدار الخليه البكتيريه. البكتيريوفاجات الناضجة تطلق لتصيب خلايا بكتيرية أكثر.
تتفاعل فاجات أخرى مع الخلايا البكتيرية على نحو مختلف قليلاً، تسمّى
دورة مولدة للتحلل lysogenic cycle. على سبيل المثال , فاج لامدا lambda phage يصيب أيضا إشيريشيا كولاي E. coli لكن قد لا يسبّب تحلل الخلية
على الفور. بدلاً من ذلك، يندمج DNA
الفاج في الكروموسوم البكتيري كفاج أولي prophage. البكتيريوفاجات المشاركة
في هذه الدورة تعرف باسم الفاجات المعتدلة temperate phages. تنجو الخلية البكتيريه
من العدوى وتواصل النمو والانقسام بشكل طبيعي. بينما تمرّ الخلية البكتيريه بتضاعف
DNA والإنقسام الثنائي binary fission، الفاج الأولي ينسخ
وينقل بشكل عمودي vertically إلى الخلايا البنويه كجزء من الكروموسوم البكتيري المتضاعف. بالتالي،
بينما تنقسم الخلايا، كلّ خلية بنويه تكون "مصابة"؛ أي أنها تحتوي على الجينوم
الفيروسي كفاج أولي.
مثل هذه الإنقسامات الثنائية يمكن أن تستمرّ لفترة زمنية غير محددة.
عادة في وقت ما، الخلايا البكتيريه تصبح مجهده (مثل:- نقص المواد الغذائية lack of nutrients، وجود مواد كيميائية
ضارة presence
of noxious chemicals). هذا يحفز الفاج الأولي لأن يستأصل نفسه من الكروموسومات البكتيريه
ويتحول إلى دورة تحلليه, يحلل الخلايا البكتيريه بينما بطلق فاجات جديدة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق