If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Bakteriofaglar

Bakteriya-zararlovchi viruslar. Litik va lizogen davrlar.

Kirish

Hatto bakteriyalar ham virusni yuqtirib olishlari mumkin! Bakteriyalarni zararlaydigan viruslar bakteriofaglar deb atalib, ularning baʼzilari laboratoriyada batafsil oʻrganib chiqilgan (ayrim viruslar yanada yaxshiroq oʻrganish uchun laboratoriya sharoitida hosil qilingan).
Ushbu maqolada bakteriofaglar bakterial xoʻjayinlarini zararlash uchun foydalanadigan ikki xil siklni koʻrib chiqamiz:
  • Litik sikl: fag (bakteriofag) bakteriyaga yuqib, uni egallaydi, keyin esa undan koʻproq faglarni hosil qilishda foydalanib, soʻng portlash (lizis) yoʻli orqali hujayrani halok qiladi.
  • Lizogen sikl: Fag bakteriyani zararlaydi va bakteriya xromosomasiga oʻzining DNKsini kiritadi, shu orqali hujayra DNKsi bilan oʻzining (bakteriyaning DNKsi bilan birikkan holatda profag deb ataluvchi) DNKsining koʻchirilishiga yoʻl ochib beradi.
Keling, ushbu sikllarning har birini batafsil koʻrib chiqamiz.

Bakteriofag – bakteriyalarni zararlovchi virus

Bakteriofag yoki qisqacha fag bu bakteriyalarga yuqadigan virusdir. Boshqa viruslar singari, bakteriofaglar ham shakl va genetik maʼlumot jihatidan juda xilma-xil.
  • Fag genomlari DNK yoki RNKdan tuzilgan boʻlib, ularning soni eng kamida toʻrtta va eng koʻpi bir necha yuztagacha ham borishi mumkin1,2,3.
  • Bakteriofagning kapsidi ikosaedr, tolasimon yoki bosh-dum shaklida boʻlishi mumkin. Bosh-dum shaklli tuzilish koʻpgina faglar va ularning yaqin qarindoshlari orasida keng tarqalgan (eukariot viruslarida esa umuman uchramaydigan) holat hisoblanadi4,5.
    Ikosaedr fag, “bosh-dumchali” fag va tolasimon fag.
    Manba: “Corticovirus,” “T7likevirus,” and "Inovirus, / ViralZone/Shveysariya Bioinformatika Instituti, CC BY-NC 4.0.

Bakteriofag infeksiyalari

Boshqa viruslarga oʻxshab, bakteriofaglar ham koʻpayish maqsadida xoʻjayin hujayralarni zararlashi kerak. Infeksiya jarayonini tashkil etuvchi bu bosqichlar birgalikda fagning hayot sikli deb ataladi.
Baʼzi faglar faqat litik hayot sikli orqali koʻpayishi mumkin, bunda ular oʻzlarining xoʻjayin hujayralarini yorib, halok qiladi. Boshqa faglar litik va lizogen hayot sikllari orasida oʻzgarib turishi mumkin, bunda ular xoʻjayin hujayrani oʻldirmaydi (buning oʻrniga hujayra har safar boʻlinganida xoʻjayin DNK bilan birga fag DNK nusxasi koʻchirilaveradi).
Keling, ushbu ikki sikl haqida yaqinroq tanishamiz. Misol tariqasida E. coli bakteriyasini zararlovchi, litik va lizogen sikllar orasida koʻchib yuruvchi lambda (λ) fagini koʻrib chiqamiz.

Litik sikl

Litik siklda fag odatiy virus kabi yoʻl tutadi: u xoʻjayin hujayrani egallaydi va undagi resurslardan foydalanib yangi faglarni koʻpaytiradi. Natijada hujayra lizisga uchraydi (yoriladi) va nobud boʻladi.
  1. Birikish: fagning “dumidagi” oqsillar bakteriya hujayrasi yuzasidagi maʼlum bir retseptorga (bu holatda shakar transporteriga) birikadi.
  2. Kirish: fag bakteriya sitoplazmasiga oʻzining qoʻsh zanjirli DNK genomini kiritadi.
  3. DNKdan nusxa koʻchirish va oqsil sintezi: fag DNKsidan nusxa koʻchiriladi va fag genlari kapsid oqsillari kabi oqsillarni hosil qiladi.
  4. Yangi faglarning yigʻilishi: kapsidlar kapsid oqsillaridan yigʻilib, yangi fag zarralarini hosil qilish uchun DNK bilan toʻldiriladi.
  5. Lizis: litik siklning oxirida fag plazmatik membrana va hujayra devorida teshik ochadigan oqsillar uchun genlarni ifoda etadi. Teshiklar orqali suv ichkariga oqib, hujayrani kengaytiradi va suvga toʻldirilgan shar singari yorib yuboradi.
Hujayra portlashi yoki lizis yuzlab yangi faglar ajralib chiqishiga sabab boʻladi va yangi faglar yaqin atrofdagi boshqa xoʻjayin hujayralarni topib, ularni zararlashi mumkin boʻladi.
Rasm quyidagi havoladan olingan: “Conjugation,” /Adenosine (CC BY-SA 3.0). Oʻzgartirilgan rasm CC BY-SA 3.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan. Alberts va boshqalardagi shunga oʻxshash diagrammaga asoslangan6.
Litik sikl bosqichlari quyidagicha:
  1. Birikish: fagning “dumidagi” oqsillar bakteriya hujayrasi yuzasidagi maʼlum bir retseptorga (bu holatda shakar transporteriga) birikadi.
  2. Kirish: fag bakteriya sitoplazmasiga oʻzining qoʻsh zanjirli DNK genomini kiritadi.
  3. DNKdan nusxa koʻchirish va oqsil sintezi: fag DNKsidan nusxa koʻchiriladi va fag genlari kapsid oqsillari kabi oqsillarni hosil qiladi.
  4. Yangi faglarning yigʻilishi: kapsidlar kapsid oqsillaridan yigʻilib, yangi fag zarralarini hosil qilish uchun DNK bilan toʻldiriladi.
  5. Lizis: litik siklning oxirida fag plazmatik membrana va hujayra devorida teshik ochadigan oqsillar uchun genlarni ifoda etadi. Teshiklar orqali suv ichkariga oqib, hujayrani kengaytiradi va suvga toʻldirilgan shar singari yorib yuboradi.
Hujayra portlashi yoki lizis yuzlab yangi faglarni hujayradan tashqariga chiqaradi, ular esa oʻz navbatida yaqin atrofdagi boshqa xoʻjayin hujayralarni topib, ularni zararlashi mumkin. Shu tarzda litik infeksiya sikllari yongʻin kabi fagning bakteriya populyatsiyasi orasida tarqalishiga imkon beradi.

Lizogen sikl

Lizogen sikl fagning xoʻjayin hujayrani oʻldirmasdan koʻpayishiga imkon beradi. Baʼzi bir faglar faqat litik sikldan foydalanadi, ammo biz oʻrganayotgan fag – lambda (λ) ikki sikl oʻrtasida almashib yura oladi.
Lizogen siklda dastlabki ikki bosqich (birikish va DNKning kiritilishi) xuddi litik sikldagi kabi sodir boʻladi. Biroq fag DNKsi hujayra ichiga joylashganida u darhol nusxa koʻchirmaydi yoki oqsillarni hosil qilish uchun ifoda etilmaydi. Buning oʻrniga u bakterial xromosomaning maʼlum bir qismi bilan rekombinatsiya qiladi. Bu fag DNKsining xromosoma tarkibiga kirishiga olib keladi.
Lizogen sikli:
  1. Birikish. Bakteriofag bakteriya hujayrasiga birikadi.
  2. Kirish. Bakteriofag oʻz DNKsini bakteriya hujayrasiga kiritadi.
  3. Integratsiya. Fag DNKsi bakteriya xromosomasiga rekombinatsiyalanadi va xromosomaga qoʻshilib, profagni hosil qiladi.
  4. Hujayra boʻlinishi. Har safar profagli hujayra boʻlinganida undagi qiz hujayralar profagni oʻzlariga meros qilib oladi.
Rasm quyidagi havoladan olingan: “Conjugation,” /Adenosine (CC BY-SA 3.0). Oʻzgartirilgan rasm CC BY-SA 3.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan. Alberts va boshqalardagi shunga oʻxshash diagrammaga asoslangan6.
Bakteriya DNKsiga qoʻshilgan fag DNKsi profag deb nomlanadi va u faol emas: uning genlari ifoda etilmaydi va yangi faglarning paydo boʻlishiga olib kelmaydi. Ammo har safar xoʻjayin hujayralari boʻlinganida profagning ham xoʻjayin DNKsi bilan birga (“tekinga”) nusxasi koʻchiriladi. Lizogen sikl litik siklga qaraganda uncha koʻzga tashlanmaydi (litik siklchalik ayovsiz emas), ammo baribir ham bu fag koʻpayishining yana bir usuli hisoblanaveradi.
Mos sharoit boʻlganda profag faollashadi va bakterial xromosomadan chiqib, litik siklning qolgan bosqichlari (DNKni koʻchirish, oqsil sintezi, faglar yigʻilishi va lizis)ni qoʻzgʻaydi.
  1. Profag xromosomadan ajralib, oʻzining dumaloq DNK molekulasiga aylanadi.
  2. Litik sikl boshlanadi.
Manba: “Conjugation,” /Adenosine (CC BY-SA 3.0). Oʻzgartirilgan rasm CC BY-SA 3.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan.

Lizisga uchrash yoki uchramaslik?

Fag bakteriyaga kirgach, litik yoki lizogen siklni oʻtashni qanday “hal qiladi?” Muhim omillardan biri bu hujayrani bir vaqtning oʻzida zararlovchi faglarning sonidir9. Zero, infeksiyalantiruvchi faglarning bakteriya hujayrasida koʻpligi infeksiyaning lizogen sikldan foydalanish ehtimolini yanada oshiradi. Ushbu strategiya esa faglarning bakteriya xoʻjayin hujayrasini yoʻq qilishining oldini olishi mumkin (bunda fagning bakteriyaga nisbati oshib ketsa, hujum susayadi)10.
Profagni xromosoma ichidan chiqib, litik siklga kirishiga nima undaydi? Hech boʻlmaganda laboratoriya sharoitida DNKni zararlovchi vositalar (masalan, ultrabinafsha nurlari va kimyoviy moddalar) taʼsirida koʻpgina profaglar qayta faollashadi. Biroq shu kabi tashqi taʼsirlarsiz ham populyatsiyadagi profaglarning kam qismi oʻz-oʻzidan “litik jarayonni olib boradi”7,11.

Bakteriofag va antibiotiklarni solishtiramiz

Antibiotiklar kashf etilishidan oldin insondagi bakterial kasalliklarning davosi sifatida bakteriofaglarni qoʻllash ustida muhim tadqiqotlar oʻtkazilgan. Bakteriofaglar odam hujayralariga emas, balki faqat oʻzlarining xoʻjayin bakteriyalarigagina hujum qiladi, shu sababdan ular insonlarda bakterial kasalliklarni davolashda yaxshi nomzod sanaladi.
Antibiotiklar kashf etilganidan soʻng, dunyoning koʻp joylarida (ayniqsa, ingliz tilida soʻzlashadigan mamlakatlarda) fag usuliga yondashishdan voz kechildi. Biroq bir qator mamlakatlarda, shu jumladan, Rossiya, Gruziya va Polshada bugungi kunda ham faglardan tibbiy maqsadlarda foydalanish davom etmoqda12,13.
Antibiotiklarga chidamli bakteriyalar tobora koʻproq muammoga aylanib borayotgani sababli boshqa joylarda ham “fag yondashuvi”ni qaytarishga qiziqish tobora ortib bormoqda. Chunki faglarning qanchalik xavfsiz va samarali ekanini tekshirish uchun hali ham tadqiqotlar talab etiladi. Ammo kim biladi deysiz? Bir kun kelib shifokor sizga penitsillin oʻrniga faglar uchun retsept yozib berishi ham mumkin!