7 fatti sui batteriofagi

I batteriofagi sono "mangiatori di batteri" in quanto lo sono virus che infetta e distrugge batteri. A volte chiamati fagi, questi organismi microscopici sono onnipresenti in natura. Oltre a infettare i batteri, i batteriofagi infettano anche altri microscopici procarioti conosciuto come archaea. Questa infezione è specifica per una specifica specie di batteri o archei. Un fagi che infetta E. coli per esempio, non infetterà i batteri dell'antrace. Poiché i batteriofagi non infettano cellule umane, sono stati utilizzati nelle terapie mediche per il trattamento malattie batteriche.

Poiché i batteriofagi sono virus, sono costituiti da a acido nucleico (DNA o RNA) racchiuso in un guscio proteico o capside. Un batteriofago può anche avere una coda proteica attaccata al capside con fibre di coda che si estendono dalla coda. Le fibre della coda aiutano il fagi a legarsi al suo ospite e la coda aiuta a iniettare il virale geni nell'host. Un batteriofago può esistere come:

1. geni virali in una testa capside senza coda
2. geni virali in una testa capside con una coda
3. un capside filamentoso a forma di bastoncino con DNA circolare a singolo filamento.

In che modo i virus inseriscono il loro voluminoso materiale genetico nei loro capside? Batteriofagi dell'RNA, virus delle piante e virus animali hanno un meccanismo auto-pieghevole che consente al genoma virale di adattarsi all'interno del contenitore capside. Sembra che solo il genoma dell'RNA virale abbia questo meccanismo auto-pieghevole. I virus del DNA adattano il loro genoma nel capside con l'aiuto di enzimi speciali noti come enzimi impaccanti.

I batteriofagi sono in grado di riprodursi attraverso i cicli di vita lisogeni o litici. Il ciclo lisogenico è anche noto come ciclo temperato perché l'ospite non viene ucciso. Il virus inietta i suoi geni nel batterio e i geni virali vengono inseriti nel batterio cromosoma. Nel ciclo litico del batteriofago, il virus si replica all'interno dell'host. L'host viene ucciso quando i virus appena replicati si aprono o lisano la cellula ospite e vengono rilasciati.

I batteriofagi aiutano a trasferire i geni tra i batteri mediante ricombinazione genetica. Questo tipo di trasferimento genico è noto come trasduzione. La trasduzione può essere realizzata attraverso il ciclo litico o lisogenico. Nel ciclo litico, ad esempio, il fago inietta il suo DNA in un batterio e gli enzimi separano il DNA batterico in pezzi. I geni fagici indirizzano il batterio a produrre più geni virali e componenti virali (capside, coda, ecc.). Come il nuovo virus iniziano a riunirsi, il DNA batterico può inavvertitamente rimanere chiuso in un capside virale. In questo caso, il fagi possiede il DNA batterico invece del DNA virale. Quando questo fagi infetta un altro batterio, inietta il DNA del batterio precedente nella cellula ospite. Il DNA batterico del donatore può quindi essere inserito nel genoma del batterio appena infetto mediante ricombinazione. Di conseguenza, i geni di un batterio vengono trasferiti a un altro.

I batteriofagi svolgono un ruolo nelle malattie umane trasformando alcuni batteri innocui in agenti di malattia. Alcune specie di batteri tra cui E. coli, Streptococcus pyogenes (causa la malattia della carne), Vibrio cholerae (causa il colera) e Shigella (causa dissenteria) diventa dannoso quando i geni che producono sostanze tossiche vengono trasferiti ad essi attraverso batteriofagi. Questi batteri sono quindi in grado di infettare l'uomo e causare avvelenamento del cibo e altre malattie mortali.

Gli scienziati hanno isolato batteriofagi che distruggono il superbug Clostridium difficile (C. diff). C. diff in genere colpisce il sistema digestivo causando diarrea e colite. Il trattamento di questo tipo di infezione da batteriofagi fornisce un modo per preservare i batteri intestinali buoni distruggendo solo il C. diff germi. I batteriofagi sono considerati una buona alternativa a antibiotici. A causa dell'abuso di antibiotici, i ceppi di batteri resistenti stanno diventando più comuni. I batteriofagi vengono anche usati per distruggere altri superbatteri, compresi quelli resistenti ai farmaci E. coli e MRSA.

I batteriofagi sono il virus più abbondante nell'oceano. I fagi noti come Pelagifagi infettano e distruggono i batteri SAR11. Questi batteri convertono le molecole di carbonio disciolto in anidride carbonica e influenzano la quantità di carbonio disponibile nell'atmosfera. I pelagifagi svolgono un ruolo importante nel ciclo del carbonio distruggendo i batteri SAR11, che proliferano ad alta velocità e sono molto bravi ad adattarsi per evitare l'infezione. I pelagifagi tengono sotto controllo il numero di batteri SAR11, garantendo che non vi sia sovrabbondanza nella produzione globale di anidride carbonica.

_fonti:

• _{Encyclopædia Britannica Online, s. v. "batteriofago", visitato il 07 ottobre 2015, http://www.britannica.com/science/bacteriophage.}
• _{Scuola norvegese di scienze veterinarie. "I virus possono diventare innocui E. Coli Dangerous. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22 aprile 2009. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.}
• _{Università di Leicester. "I proiettili magici dei virus che mangiano i batteri nella guerra ai superbatteri". ScienceDaily. ScienceDaily, 16 ottobre 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.}
• _{Oregon State University. "Una guerra senza fine, con il ciclo del carbonio della Terra tenuto in bilico." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 febbraio 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.}