Bakteriophagen

Viren, die Bakterien befallen

Aufbau

Infektion von Bakterien

Es gibt viele verschiedene Phagen. Der bekannteste Vertreter ist der T4-Phage (hier abgebildet).

Phagen können Bakterien direkt abtöten (lytisch) oder erst später (lysogen).
Wir betrachten hier den lytischen Weg.

Bakteriophagen

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Im Überblick

1896 entdeckt (ihre Wirkung)
1917 benannt

• brauchen einen Wirt, um sich zu vermehren
• sind sehr einfach aufgebaut

Die Grundelemente aller Phagen sind: das Erbmaterial (DNA oder RNA) und die Proteinhülle.

Wie wir Phagen nutzen können

Die Phagentherapie

• Behandlung bakterielle Infektionen m.H. von Bakteriophagen
• Anfang des 20. Jahrhunderts teilweise als Therapie eingesetzt
• mit der Entdeckung der Antibiotika im Westen in Vergessenheit geraten
• seit einigen Jahren wieder im Blick der Forschung

Das Phagendisplay

• Phagen können auf ihrer Oberfläche Merkmale präsentieren (z.B. Antikörper)
• kann genutzt werden, um bestimmte Antikörper, ohne Tierversuche, herzustellen
• auf diese Art wurde ein Medikament gegen Corona hergestellt (in klinischer Studie)

Biokontrolle mit Phagen

Auch Pflanzen können mit Bakterien befallen sein. Diese können in der Landwirtschaft zu Ernteausfällen führen.

Um diesen Ernteausfällen vorzubeugen, können Phagen eingesetzt werden, die die Bakterien abtöten.

Auch in industriell verarbeiteten Lebensmitteln kann die Bakterienmenge reduziert werden. Das ist besonders wichtig bei Lebensmitteln (und Bakterien), die beim Menschen Lebensmittelinfektionen hervorrufen können. Dazu zählen z. B. Salmonellen und Campylobacter auf Geflügelfleisch und Listeria monocytogenes in Fleisch und frisch geschnittenem Obst.

• Bacteriophages and their implications on future biotechnology: a review
• Bacteriophages and its applications: an overview
• Bacteriophages Potential Treatment for Bacterial Infections
  
  

  
  
  
  
  
  

Die Infektion von Bakterien besteht aus 4 Schritten

Um Bakterien dazu zu bringen, Phagenbestandteile zu produzieren, muss der Phage das Bakterium befallen.

1. Schritt: Der Phage heftet sich an das Bakterium an
2. Schritt: Das Erbmaterial des Phagen wird in das Bakterium gebracht und die Phagenbestandteile werden gebildet
3. Schritt: Das Bakterium platzt durch die vielen produzierten Phagen
4. Schritt: Die neuen Phagen können weitere Bakterien nach demselben Schema befallen

Im Prinzip ist so eine Infektion von Bakterien durch Phagen recht einfach. Im ersten Schritt heften sich die Bakteriophagen mit ihren Schwanzfasern an bestimmte Strukturen der Bakterienzellwand an. Diese Schwanzfasern sind mit Spikes ausgestattet und können sich so an der Bakterienzellwand festklammern.

Anschließend wird der Schwanz (die hohle Röhre) wie eine Art Injektionsnadel in das Bakterium gerammt und die Zellwand durchstochen. Durch diesen geschaffenen Tunnel kann nun das Erbmaterial vom Kopf des Phagen in das Bakterium injiziert werden.

Das Erbmaterial enthält den Bauplan für die einzelnen Bestandteile eines Phagen. Das Bakterium wird benötigt, diese Bestandteile zu produzieren. Innerhalb kürzester Zeit werden viele Kopien erstellt und die einzelnen Phagen zusammengebaut (Schritt 2).

Der Platz im Bakterium ist durch diese Masse produzierter Phagen ziemlich eng geworden. Als Folge platzt das Bakterium und setzt explosionsartig die neu gebildeten Phagen frei. Das Bakterium stirbt (Schritt 3). Die neuen Phagen sind jetzt in der Lage, weitere Bakterien zu befallen und abzutöten (Schritt 4).

Da bei diesem Vorgehen die Bakterien absterben, wird diese Art der Infektion als lytischer Weg bezeichnet.

Wie Phagen noch aussehen können?

Hier gehts zur Phagenvielfalt.

Videos zum Thema:

Lytischer und lysogener Zyklus von Viren