Πώς τα βακτήρια αποφεύγουν τα βακτηριοφάγους in vivo

In vivo, τα βακτήρια έχουν εξελίξει διαφορετικούς μηχανισμούς για να αποφύγουν τα βακτηριοφάγους, εξασφαλίζοντας την επιβίωσή τους ενόψει των σταθερών ιικών επιθέσεων. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν:

Συστήματα τροποποίησης περιορισμού:Τα βακτηρίδια χρησιμοποιούν ένζυμα περιορισμού που αναγνωρίζουν και διασπώνται αλληλουχίες DNA ειδικά για την εισβολή των φάγων. Ταυτόχρονα, το DNA του ξενιστή προστατεύεται από μεθυλιωμένο ειδικά νουκλεοτίδια, καθιστώντας το ανοσοποιητικό σε διάσπαση.

Συστήματα CRISPR-CAS:Τα βακτηρίδια μπορούν να αποκτήσουν ασυλία έναντι συγκεκριμένων φάγων μέσω του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος CRISPR-CAS. Οι συστοιχίες CRISPR περιέχουν σύντομες αλληλουχίες που προέρχονται από προηγούμενες λοιμώξεις από φάγους, οι οποίες καθοδηγούν τις πρωτεΐνες CAS να αναγνωρίζουν και να διασπάσουν την εισβολή του φάγου DNA.

Απελευθερωτική λοίμωξη:Ορισμένα βακτήρια χρησιμοποιούν μηχανισμούς λοίμωξης αποτυχημένων που σταματούν την αντιγραφή του ιού σε πρώιμο στάδιο, οδηγώντας στο θάνατο του μολυσμένου κυττάρου και εμποδίζοντας την απελευθέρωση των φάγου των απογόνων.

Αναδιατάξεις γονιδιώματος:Τα βακτηριακά γονιδιώματα μπορούν να υποβληθούν σε εκτεταμένες αναδιατάξεις, όπως αναστροφές ή διαγραφές, μεταβάλλοντας τις κρίσιμες θέσεις προσκόλλησης φάγου ή τα βασικά γονίδια που απαιτούνται για την αντιγραφή του ιού.

Οι αντι-CRISPR πρωτεΐνες:οι ίδιοι οι βακτηριοφάγοι μπορούν να παράγουν αντι-CRISPR πρωτεΐνες που αναστέλλουν τη λειτουργία των συστημάτων CRISPR-CAS, επιτρέποντάς τους να μολύνουν με επιτυχία τον ξενιστή.

Μεταλλάξεις που προκαλούνται από τον ξενιστή:Τα βακτήρια μπορούν να αποκτήσουν γρήγορα μεταλλάξεις που μεταβάλλουν τις θέσεις υποδοχέα φάγου στις κυτταρικές τους επιφάνειες, καθιστώντας τους ανθεκτικές στη μόλυνση από συγκεκριμένους φάγους.

Σχηματισμός βιοφίλμ:Ορισμένα βακτήρια μπορούν να σχηματίσουν προστατευτικά βιοφίλμ που περιβάλλουν τα βακτηριακά κύτταρα σε μια μήτρα εξωκυτταρικού υλικού, προστατεύοντάς τα από λοίμωξη φάγου.

Προφανή ενσωμάτωση:Οι βακτηριοφάγοι μπορούν να ενσωματώσουν τα γονιδιώματα τους στο χρωμόσωμα του ξενιστή ως προφήτες. Σε αυτή την κατάσταση, γίνονται αδρανείς και δεν αναπαράγονται πλέον, αποφεύγοντας την καταστροφή από άλλους φάγους.

Η αποτελεσματικότητα αυτών των αμυντικών μηχανισμών ποικίλλει μεταξύ των βακτηριακών ειδών και εξαρτάται από τις συγκεκριμένες αλληλεπιδράσεις φάγου-ξενιστή. Επιπλέον, οι βακτηριοφάγοι εξελίσσονται συνεχώς και μπορούν να ξεπεράσουν τις άμυνες του ξενιστή, οδηγώντας σε μια συνεχιζόμενη κούρσα όπλων μεταξύ των βακτηρίων και των ιογενών θηρευτών τους.