Πώς τα βακτήρια υπερασπίζονται τον εαυτό τους ενάντια στους φάγους;
1. Συστήματα τροποποίησης περιορισμού:
* Ένζυμα περιορισμού: Αυτά τα ένζυμα αναγνωρίζουν συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA και διασπά το DNA του φάγου σε αυτές τις θέσεις, εμποδίζοντας την αντιγραφή του.
* Ενζύμων τροποποίησης: Αυτά τα ένζυμα προσθέτουν χημικές τροποποιήσεις στο δικό τους DNA του ξενιστή, εμποδίζοντας το να διασπαστεί από τα ένζυμα περιορισμού. Αυτό προστατεύει το βακτηριακό DNA, επιτρέποντας παράλληλα την αποικοδόμηση του ξένου DNA φάγου.
2. Σύστημα CRISPR-CAS:
* CRISPR (συσσωματώνεται τακτικά ενδιάμεσα σύντομα παλινδρομικά επαναλήψεις): Αυτό το σύστημα λειτουργεί σαν βακτηριακό "ανοσοποιητικό σύστημα". Καταγράφει και αποθηκεύει θραύσματα του DNA φάγου στο γονιδίωμα του.
* CAS (σχετιζόμενες με CRISPR) πρωτεΐνες: Αυτές οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούν το αποθηκευμένο ϋΝΑ φάγου για να δημιουργήσουν οδηγούς RNA που μπορούν να αναγνωρίσουν και να καταστρέψουν τους φάγους εισβολής.
3. Πρωτεΐνες αντι-Φάγων:
* Blockers-υποδοχέα φάγου: Αυτές οι πρωτεΐνες δεσμεύονται σε υποδοχείς στην βακτηριακή επιφάνεια που χρησιμοποιούν οι φάγοι για να επισυνάψουν. Αυτό εμποδίζει τους φάγους να δεσμεύουν και να μολύνουν τα βακτήρια.
* ένζυμα αποικοδόμησης DNA φάγου: Ορισμένα βακτήρια παράγουν ένζυμα που αποικοδομούν ειδικά το DNA φάγου.
4. Συστήματα μόλυνσης (AIS):
* Αυτά τα συστήματα ανιχνεύουν τη λοίμωξη από φάγους και ενεργοποιούν μια απόκριση που σκοτώνει το μολυσμένο κύτταρο πριν να αναπαραχθεί ο φάγος. Αυτό θυσιάζει το μολυσμένο κύτταρο για να προστατεύσει τον υπόλοιπο πληθυσμό.
5. Ανοσία υπεροχής:
* Μόλις μολυνθεί ένα βακτήριο με συγκεκριμένο φάγιο, μπορεί να αναπτύξει ασυλία σε αυτό το φάγιο. Αυτό επιτυγχάνεται συχνά με την παραγωγή πρωτεϊνών που παρεμβαίνουν στον κύκλο αναπαραγωγής του φάγου.
6. Προφήτες:
* Μερικοί φάγοι μπορούν να ενσωματώσουν το DNA τους στο βακτηριακό γονιδίωμα, να γίνουν προφήτες. Αυτό μπορεί να προσφέρει ασυλία στα βακτήρια ξενιστή εναντίον άλλων φάγων και ακόμη και να βοηθήσει τα βακτήρια να επιβιώσουν σε σκληρά περιβάλλοντα.
7. Άλλοι μηχανισμοί:
* μεταλλάξεις: Τα βακτήρια μπορούν να εξελίσσουν μεταλλάξεις που τους καθιστούν ανθεκτικά σε συγκεκριμένους φάγους.
* Σχηματισμός κάψουλας: Ορισμένα βακτηρίδια σχηματίζουν κάψουλες που τις προστατεύουν φυσικά από την προσκόλληση του φάγου.
* Σχηματισμός βιοφίλμ: Τα βακτήρια σε βιοφίλμ μπορούν να είναι πιο ανθεκτικά στη λοίμωξη του φάγου λόγω της προστατευτικής μήτρας που τους περιβάλλει.
Εξελικτική φυλή εξοπλισμού:
Η συνεχής μάχη μεταξύ βακτηρίων και φάγων οδηγεί σε μια συνεχή εξελικτική κούρσα όπλων. Τα βακτηρίδια εξελίσσονται συνεχώς νέες άμυνες κατά των φάγων, ενώ οι φάγοι προσαρμόζονται για να ξεπεράσουν αυτές τις άμυνες. Αυτή η δυναμική αλληλεπίδραση διαμορφώνει την ποικιλομορφία τόσο των βακτηρίων όσο και των φάγων στο περιβάλλον.
