Бактериофаг

Бактериофаг (бактери[и] + греч. phagos пожирающий; синоним: фаг, бактериальный вирус) — вирус, поражающий бактерии. Бактериофаги широко распространены в природе. Везде, где имеются бактерии, удается обнаружить и паразитирующие в них бактериофаги. Фаги выделены также из грибков. Наиболее изучены бактериофаги Escherichia coli — коли-фаги.

    Бактериофаги — удобная модель для расшифровки генетического кода, изучения тонкой структуры гена, молекулярных механизмов мутагенеза, влияния ионизирующего излучения и других факторов на наследственные структуры организма. Система фаг — бактериальная клетка является идеальным объектом для изучения взаимоотношений вируса и клетки, в частности процессов онкогенеза. Бактериофаги используют в генетической инженерии, для диагностики и лечения различных инфекционных болезней.

    Типичная частица бактериофага имеет форму головастика и состоит из так называемой головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2—4 раза больше диаметра головки. В головке, окруженной белковой оболочкой — капсидом, содержится нуклеиновая кислота. Различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие Б. Хвост представляет собой белковую оболочку — продолжение белковой оболочки головки. Существуют также Б. с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные.

    Бактериофаги подобно другим вирусам являются абсолютными внутриклеточными паразитами, и их размножение происходит в живой клетке. По характеру взаимодействия с микробной клеткой различают вирулентные и умеренные Б. Процесс взаимодействия вирулентного Б. с клеткой складывается из нескольких стадий — адсорбции, проникновения, биосинтеза нуклеиновой кислоты и белков, сборки и выхода из клетки. Адсорбция, или прикрепление, Б. происходит к фагоспецифическим рецепторам на поверхности микробной клетки. Проникновение осуществляется следующим образом: хвост Б. с помощью ферментов, находящихся на его конце, «просверливает» оболочку клетки, сокращается, и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку. Белковая оболочка Б. остается снаружи. Затем наступает стадия биосинтеза нуклеиновой кислоты и белков фага. Инъецированная ДНК подавляет синтезирующие механизмы клетки, заставляя ее синтезировать ДНК и белки бактериофага. Из образовавшихся в разных частях клетки в разное время фаговой нуклеиновой кислоты и белка формируются новые фаговые частицы (сборка Б.). Выход Б. происходит в результате лизиса клетки.

Весь цикл размножения Б. занимает 30—40 мин, в результате может образоваться до 200 фаговых частиц.

    Умеренные бактериофаги инфицируют клетку, но не вызывают ее лизиса. ДНК бактериофага, попавшая в клетку, интегрирует с ее генетическим аппаратом и передается по наследству от клетки к клетке. ДНК бактериофага, интегрированная с бактериальной хромосомой, называется профагом. Бактериальные клетки, содержащие профаг, обозначают термином «лизогенные». Лизогенизация бактерий лежит в основе так называемой лизогенной, или фаговой, конверсии, заключающейся в приобретении лизогенными бактериями различных свойств, например способность дифтерийной палочки образовывать экзотоксин связана с наличием профага в клетке. Под действием различных факторов — ультрафиолетовое, ионизирующее излучения, некоторые химические соединения, а иногда спонтанно может происходить превращение профага в вегетативную форму, сопровождающееся размножением бактериофага, лизисом клетки и выходом бактериофагов.

    Выявить бактериофаги можно при нанесении содержащего их материала на плотные питательные среды, засеянные чувствительной бактериальной культурой, на которой появляются зоны лизиса бактерий — бляшки (стерильные пятна, негативные колонии). Число этих бляшек соответствует количеству Б.

в материале — титру Б. Титровать Б. можно на жидких (по Аппельману) и твердых (по Грациа) питательных средах. Важным свойством фагов, на котором основана фагодиагностика, является их специфичность: они лизируют культуры определенного вида, более того, существуют так называемые типовые бактериофаги, лизирующие варианты вида бактерий.

    Одним из методов внутривидовой идентификации бактерий, имеющих значение для выявления эпидемической цепочки заболевания, является фаготипирование. На чашку с питательной средой, засеянную чистой культурой возбудителя, наносят по капле различные диагностические Б. Если бактерии чувствительны к данному Б., наблюдается образование бляшек. Возбудитель может быть чувствительным к одному или нескольким фагам, в последнем случае определяют его фагограмму. Спектр чувствительности возбудителя к фагам называют фаготипом, или фаговаром. Определяют фаготип выделенной из исследуемого материала культуры возбудителя при брюшном тифе, паратифе В, стафилококковой инфекции с помощью специальных диагностических наборов. При брюшном тифе используют Vi-брюшнотифозные бактериофаги, лизирующие сальмонеллы, содержащие Vi-антиген. С целью дифференциации биотипов (биоваров) холерного вибриона (cholerae и eltor) наряду с другими признаками изучают их отношение к фагам С и eltor.

    Интерес к бактериофагам возрос в связи с возможностью их применения против широко распространенных лекарственно-устойчивых форм патогенных и условно-патогенных бактерий (см. Лекарственная устойчивость микроорганизмов). Имеются препараты Б. для лечения и профилактики заболеваний, вызванных некоторыми кокками, энтеробактериями и псевдомонадами, Эффективным является лечение Б. в сочетании с антибиотиками. Препараты Б. выпускают в виде таблеток с кислотоупорной оболочкой, мазей, аэрозолей, свечей, в жидком виде. Употребляют их для орошения, смазывания раневых поверхностей, вводят перорально, иногда внутривенно и т.д. (см. Фагопрофилактика, Фаготерапия).

 

    Библиогр.: Стейниер P., Эдельберг Э. и Ингрэм Дж. Мир микробов, пер. с англ., т. 2, с. 165, М., 1979; Стент Г. Молекулярная биология вирусов бактерий, пер. с англ., М., 1965; Хейс У. Генетика бактерий и бактериофагов, пер. с англ., М., 1965; Шлегель Г. Общая микробиология, пер. с нем., с. 142, М., 1987.