Кіріспе
Бактериофагтың бактериялық жасушаға енген геномы. Профаг – бактериофагтың (көбінесе "фаг" деп қысқартылады) геномы, ол дөңгелек бактериялық хромосомаға еніп, немесе бактериялық жасуша ішіндегі хромосомадан тыс плазмида ретінде болады. Профагтардың бактериялық жасушаға интеграциясы – температуралық фагтардың лизогендік циклінің ерекше қадамы. Профагтар сыртқы факторлардың, мысалы ультракүлгін сәулелердің әсерінен белсендірілгенге дейін, жасуша бөлінулердің көп санынан кейін геномда жасырын күйде қалады, содан кейін жасушаны лизге ұшыратып, таралатын жаңа фаг бөлшектері пайда болады. Профагтар – кең таралған жылжымалы генетикалық элементтер ретінде бактериялық генетика мен эволюцияда маңызды рөл атқарады, мысалы, вируленттілік факторларын қабылдауда.
A prophage is a bacteriophage (often shortened to "phage") genome that is integrated into the circular bacterial chromosome or exists as an extrachromosomal plasmid within the bacterial cell. Integration of prophages into the bacterial host is the characteristic step of the lysogenic cycle of temperate phages. Prophages remain latent in the genome through multiple cell divisions until activation by an external factor, such as UV light, leading to production of new phage particles that will lyse the cell and spread. As ubiquitous mobile genetic elements, prophages play important roles in bacterial genetics and evolution, such as in the acquisition of virulence factors.
Профагтарды индукциялау
Ультракүлгін сәуле немесе белгілі бір химиялық заттардың әсерінен жасушаның зақымдануы анықталғанда, профаг профагтың индукциясы деп аталатын процесте бактериялық хромосомадан бөлінеді. Индукциядан кейін вирус литикалық цикл арқылы көбейе бастайды. Литикалық цикл кезінде вирус жасушаның көбею механизмін басып алады. Жасуша лизге немесе жарылысқа дейін жаңа вирустармен толып кетуі мүмкін, немесе экзоцитоз процесі арқылы жаңа вирустарды бірінен соң бірі шығарады. Жұққан кезден лизиске дейінгі уақыт кезеңі жасырын кезең деп аталады. Литикалық циклды ұстанған вирус вирулентті вирус деп аталады. Профагтар - горизонтальды гендерді тасымалдаудың маңызды агенттері және мобиломның құрамына кіреді. Гендер трансдукция арқылы тасымалданады, себебі профаг геномдары жасуша хромосомасынан толық емес кесіліп алып, жаңа жасушаға енгізіледі (арнайы трансдукция), немесе жасуша ДНК-ның фрагменттері фаг бөлшектеріне жиналып, жаңа жасушаға енгізіледі (жалпы трансдукция). Дөңгелек (бір тізбекті немесе екі тізбекті) ДНК геномдары бар немесе геномдарын дөңгелек репликация арқылы көбейтіп жасайтын барлық бактериялық вирустар отбасыларында (мысалы, Caudovirales) қалыпты түрлері кездеседі.
Зиготалық индукция
Зиготалық индукция бактериялық вирустың ДНҚ-сын тасымалдайтын бактериялық жасуша, өзінің ДНҚ-сын вирус ДНҚ-сымен (профагпен) бірге жаңа қабылдаушы жасушаға бергенде болады. Бұл қабылдаушы жасушаның ыдырауына себеп болады. Бактериялық жасушаның ДНҚ-сы жасушаға енбес бұрын профагпен шифрланған репрессор ақуызымен үнсіздендіріледі. Бактериялық жасушаның ДНҚ-сы қабылдаушы жасушаға берілгеннен кейін, репрессор ақуызы енді шифрланбайды, және бактериялық жасушаның бастапқы ДНҚ-сы қабылдаушы жасушада белсенді болады. Бұл механизм ақырында вирус қабылдаушы жасушаның жарылып, вирус ДНҚ-сы таралуына әкеледі.
Профагтардың қайта белсендірілуі
Бактериофаг λ профагтың қайта белсендірілуі деп аталатын рекомбинациялық жөндеуге қабілетті. Профагтың қайта белсендірілуі ультракүлгін сәулелену салдарынан зақымдалған инфекциялық фаг λ хромосомасы мен бактериялық ДНК-ға енген және профаг күйінде сақталатын гомолог фаг геномы арасындағы рекомбинация арқылы жүзеге асуы мүмкін. Л-фагтың профагты қайта белсендіруі recA+ және red+ гендерінің өнімдерімен қатар жүретін дәл рекомбинациялық жөндеу процесі болып табылады.
Қонақжайға жұмсалатын шығын мен пайда
Профагты индукциялау кезіндегі қожайын жасушаларының лизисі микробтық популяцияның күйреуіне алып келуі мүмкін. Екінші жағынан, индукция, трансдукция және суперинфекциядан қорғану механизмдері қожайынға көптеген пайдалы функцияларды сыйлайды. Профагтардың индукциясы қожайынға микробтық экологияда сезімтал бактерияларды жұқтырып, лизистеу арқылы бәсекелесуге мүмкіндік береді. Фагтар сонымен қатар қожайынға жақын жатқан жасушалардан антибиотикке төзімді гендерді алып, интеграциялауға мүмкіндік береді. Бұдан өзге, фагтар қожайынға вируленттілік және патогендік гендерді қоса алуға жағдай жасайды. Сонымен қатар, фагтармен катализделген рекомбинациялық механизмдер қожайын хромосомасын өзгертіп, жасушаларға метаболизм мен гендік экспрессияны реттеудің жаңа тәсілдерін ұсынуы мүмкін, мысалы спорациялау және компетенттілікке қатыстылар.
Қолданбалар
Профагтар зерттеушілерге бактерия мен қабылдаушы организм арасындағы қарым-қатынас туралы көп мәлімет бере алады. Патогенді емес бактериялардан алынған деректер зерттеушілерге профагтардың қабылдаушы организмнің тірі қалуына септігін тигізе ме, тигізбей ме, соған қатысты айғақтар жинауға көмектеседі. Профаг геномикасы бактериялар арасындағы қарым-қатынастың экологиялық бейімделуіне алып келуі мүмкін. Бұл процесте патогенді емес бактериялар патогенді бактерияларға айналып, енді зиянды токсиндер өндіре алады.