Bakteriophagen

Worum gehts?

 

Wie vermehren sich Bakteriophagen?

Welchen Nutzen haben sie für die Biotechnologie?

Aufbau einer Bakteriophage

T4-Phage
  1. Kopf (Capsid) mit DNA
  2. Schwanzstift
  3. Schwanzscheide
  4. Grundplatte mit Spikes
  5. Schwanzfäden
 

Vermehrung von Bakteriophagen

Lytischer Zyklus

Adsorption

  • Bakteriophage bindet an speziellen Anheftungsstellen (Schloss-Schlüssel-Prinzip)
  • Grundplatte und Anheftungsstelle entsprechen einander (Wirtsspezifität)

Injektion

  • Schwanzscheide zieht sich zusammen
  • Schwanzstift dringt in das Bakterium ein
  • Viren-DNA wird eingeschleust

Latenzphase

  • biochemische Veränderungen treten auf
  • bakterielle Biosynthese wird durch die Phagen-DNA kontrolliert, Abbau Bakterienchromosom
  • Stoffwechsel wird vollständig umgestellt:
    • Produktion von Phagenenzymen
    • Vermehrung der Phagen-DNA
    • Herstellung von Phagenproteinen (Hüllproteine)
    • Synthese des zellwandauflösenden Enzyms Lysozym

Reifung

  • Phagen werden zusammengebaut

Freisetzung

  • Phagen-Enzym Lysozym weicht die Bakterienzellwand auf
  • Zelle platzt auf, gibt die Phagen (ca. 100) frei
  • Vorgang bezeichnet man als Lyse (Auflösung)

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Lysogener Zyklus

  • Bei einigen DNA-Viren wird nach der Infektion die Erbinformation in die DNA der Wirtszelle eingebaut.
  • Es entsteht eine Prophage.
  • Irgendwie scheint die Wirtszelle in der Lage zu sein, den lytischen Zyklus zu unterbinden.
  • In unserem Beispiel gelangt die Phagen-DNA in das Bakterienchromosom. Teilt sich nun das Bakterium, wird die Virensequenz ebenfalls verdoppelt. Gelegentlich wird die Viren-DNA (Prophage) aus dem Bakterienchromosom wieder freigesetzt.
  • Der lytische Zyklus wird fortgeführt.
  • Durch die Integration kann der Virus über Generationen mit der Zellteilung des Wirtes vermehrt werden.

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Transduktion bei Bakteriophagen

Bei der Freisetzung der Phagen-DNA wird der lytische Zyklus in Gang gesetzt. Dabei kann es passieren, dass beim Herausschneiden (Excision) der Phagen-DNA ein Teil der Bakterien-DNA mit herausgeschnitten wird. Diese Eigenschaft von Bakteriophagen wird in der Gentechnik genutzt, um DNA in Bakterienzellen einzuschleusen. Phagen haben gegenüber anderen Methoden der Genübertragung den Vorteil, dass Phagen verhältnismäßige große DNA-Stücke aufnehmen können. Ebenso wie Plasmide lassen sich somit Phagen als  Träger benutzen, um Gene in Zellen einzuschleusen.

 

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