Sólin Sólin Rís 03:45 • sest 23:20 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:59 • Sest 19:18 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 02:58 • Síðdegis: 15:34 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 09:13 • Síðdegis: 21:55 í Reykjavík
COVID-19 borði í flokk

Hvers konar veirur eru fagar?

Snædís Huld Björnsdóttir

Upprunalega spurningin var:

Hvað eru gerilveirur og hver er virkni þeirra?

Gerill er gamalt orð yfir bakteríu og gerilveira er því veira sem sýkir bakteríu. Slíkar veirur eru oftast kallaðar fagar (e. bacteriophages, phages). Fagar hafa verið þekktir lengi og sumir þeirra hafa reynst mikilvægir við rannsóknir og uppgötvanir í veirufræði og erfðafræði.

Fagar geta ekki fjölgað sér utan fruma frekar en aðrar veirur og eru því algjörlega háðir hýslum sínum. Þeir sýkja dreifkjörnunga, það er bakteríur eða arkeur. Fyrsta skrefið er að fagi ber kennsl á og binst réttri frumu. Því næst kemur hann erfðaefni sínu inn í frumuna (mynd 1) en þar er það eftirmyndað og nýtt veiruefni búið til. Faginn nýtir því kerfi hýsilfrumunnar til að framleiða nýjar veiruagnir. Oft endar sýkingin á því að fruman hreinlega springur og veiruagnir losna út og geta þá sýkt fleiri frumur. T4-veiran sem sýkir bakteríuna Escherichia coli fjölgar sér með rofi (e. lysis) á þennan hátt.[1]

Mynd 1. Fagi sem sprautar erfðaefni sínu inn í bakteríufrumu.

Sumir fagar geta þó sýkt með svokallaðri veirubindingu (e. lysogeny) en þá innlimast erfðaefni fagans í erfðaefni bakteríunnar og eftirmyndast og erfist með því. Lambda-veiran sem einnig sýkir E. coli er dæmi um slíkan faga en hún veldur annað hvort rofsýkingu eða veirubindingu. Oft má sjá merki um innlimaðar veirur í erfðamengjum baktería. Þær kallast þá prófagar (dulveirur, e. prophage) og geta verið virkar en eru gjarnan mikið breyttar eftir óteljandi frumuskiptingar hýsilsins og löngu óvirkar.

Fagarnir T4 og lambda eru báðir flóknir að byggingu. Þegar þeir lenda á réttum hýsli sprauta þeir erfðaefni sínu, sem geymt er í hausnum, í gegnum fótinn og inn í frumuna (mynd 1). Margir fagar eru þó einfaldari að gerð (mynd 2). Hýsillinn reynir að verjast yfirtöku fagans, til dæmis með skerðiensímum sem brjóta niður framandi erfðaefni. Hann getur líka haft svokallað CRISPR/Cas-kerfi en það er nokkurs konar ónæmiskerfi sem gerir hýslinum kleift að bera kennsl á og ráðast gegn erfðaefni faga sem hann hefur áður komist í tæri við. Bæði skerðiensím og CRISPR/Cas-kerfi eru mikið nýtt í erfðatækni.

Mynd 2. A) Fagi með haus og fót. B) Fagi með langan fót. C) Hringlaga fagi.

Fagar sýkja líklega allar tegundir baktería og arkea á jörðinni og áætlaður fjöldi þeirra er gífurlegur eins og fram kemur í svörum við spurningunum Hvað eru til margar veirur í heiminum? og Hver er lífmassi allra veira á jörðinni? Fagar eru afar fjölbreyttir og langflestir eru óþekktir en nú er vitað að þeir gegna mikilvægu hlutverki í vistkerfum. Þeir hafa áhrif á stofnstærð hýsla sinna og geta til dæmis haft stjórn á vexti örvera sem eru ríkjandi við ákveðnar aðstæður. Þegar fagar sprengja frumur losna næringarefni út og verða aðgengileg fleiri örverum. Þannig hafa fagarnir áhrif á fæðukeðjur, til dæmis á hringrás kolefnis í hafinu.[2] Að auki geta fagar flutt erfðaefni á milli hýsla með svokölluðum láréttum genaflutningi (e. horizontal gene transfer). Því er ljóst að þeir hafa mikil áhrif á eiginleika hýslanna og samþróast (e. coevolve) með þeim.[3] Fagar eru því mikilvægur hluti af örverusamfélögum, meðal annars í meltingarvegi dýra og ekki er ólíklegt að þeir hafi áhrif á líkamsstarfsemi[4] og jafnvel heilsu manna!

Tilvísanir:
  1. ^ Willey, J. o.fl. (2020). Prescott´s Microbiology, 11. útgáfa, McGraw Hill.
  2. ^ Suttle, C.A. (2007). Marine viruses – major players in the global ecosystem. Nature Rev. Microbiol 5, 801-812. (Sótt 18.6.2020).
  3. ^ Koskella , B., Brockhurst, M.A. (2014). Bacteria-phage coevolution as a driver of ecological and evolutionary processes in microbial communities. FMES Microbiol. Rev. 38, 916-931. (Sótt 18.6.2020).
  4. ^ Keen, E.C., Dantas, G. (2018). Close encounters of three kinds: bacteriophages, commensal bacteria, and host immunity. Trends Microbiol. 26, 943-954. (Sótt 18.6.2020).

Myndir:

Höfundur

Snædís Huld Björnsdóttir

sameindalíffræðingur og dósent við Líf- og umhverfisvísindadeild HÍ

Útgáfudagur

23.6.2020

Spyrjandi

Þórunn Guðmundsdóttir

Tilvísun

Snædís Huld Björnsdóttir. „Hvers konar veirur eru fagar? “ Vísindavefurinn, 23. júní 2020. Sótt 16. júlí 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=79580.

Snædís Huld Björnsdóttir. (2020, 23. júní). Hvers konar veirur eru fagar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=79580

Snædís Huld Björnsdóttir. „Hvers konar veirur eru fagar? “ Vísindavefurinn. 23. jún. 2020. Vefsíða. 16. júl. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=79580>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvers konar veirur eru fagar?
Upprunalega spurningin var:

Hvað eru gerilveirur og hver er virkni þeirra?

Gerill er gamalt orð yfir bakteríu og gerilveira er því veira sem sýkir bakteríu. Slíkar veirur eru oftast kallaðar fagar (e. bacteriophages, phages). Fagar hafa verið þekktir lengi og sumir þeirra hafa reynst mikilvægir við rannsóknir og uppgötvanir í veirufræði og erfðafræði.

Fagar geta ekki fjölgað sér utan fruma frekar en aðrar veirur og eru því algjörlega háðir hýslum sínum. Þeir sýkja dreifkjörnunga, það er bakteríur eða arkeur. Fyrsta skrefið er að fagi ber kennsl á og binst réttri frumu. Því næst kemur hann erfðaefni sínu inn í frumuna (mynd 1) en þar er það eftirmyndað og nýtt veiruefni búið til. Faginn nýtir því kerfi hýsilfrumunnar til að framleiða nýjar veiruagnir. Oft endar sýkingin á því að fruman hreinlega springur og veiruagnir losna út og geta þá sýkt fleiri frumur. T4-veiran sem sýkir bakteríuna Escherichia coli fjölgar sér með rofi (e. lysis) á þennan hátt.[1]

Mynd 1. Fagi sem sprautar erfðaefni sínu inn í bakteríufrumu.

Sumir fagar geta þó sýkt með svokallaðri veirubindingu (e. lysogeny) en þá innlimast erfðaefni fagans í erfðaefni bakteríunnar og eftirmyndast og erfist með því. Lambda-veiran sem einnig sýkir E. coli er dæmi um slíkan faga en hún veldur annað hvort rofsýkingu eða veirubindingu. Oft má sjá merki um innlimaðar veirur í erfðamengjum baktería. Þær kallast þá prófagar (dulveirur, e. prophage) og geta verið virkar en eru gjarnan mikið breyttar eftir óteljandi frumuskiptingar hýsilsins og löngu óvirkar.

Fagarnir T4 og lambda eru báðir flóknir að byggingu. Þegar þeir lenda á réttum hýsli sprauta þeir erfðaefni sínu, sem geymt er í hausnum, í gegnum fótinn og inn í frumuna (mynd 1). Margir fagar eru þó einfaldari að gerð (mynd 2). Hýsillinn reynir að verjast yfirtöku fagans, til dæmis með skerðiensímum sem brjóta niður framandi erfðaefni. Hann getur líka haft svokallað CRISPR/Cas-kerfi en það er nokkurs konar ónæmiskerfi sem gerir hýslinum kleift að bera kennsl á og ráðast gegn erfðaefni faga sem hann hefur áður komist í tæri við. Bæði skerðiensím og CRISPR/Cas-kerfi eru mikið nýtt í erfðatækni.

Mynd 2. A) Fagi með haus og fót. B) Fagi með langan fót. C) Hringlaga fagi.

Fagar sýkja líklega allar tegundir baktería og arkea á jörðinni og áætlaður fjöldi þeirra er gífurlegur eins og fram kemur í svörum við spurningunum Hvað eru til margar veirur í heiminum? og Hver er lífmassi allra veira á jörðinni? Fagar eru afar fjölbreyttir og langflestir eru óþekktir en nú er vitað að þeir gegna mikilvægu hlutverki í vistkerfum. Þeir hafa áhrif á stofnstærð hýsla sinna og geta til dæmis haft stjórn á vexti örvera sem eru ríkjandi við ákveðnar aðstæður. Þegar fagar sprengja frumur losna næringarefni út og verða aðgengileg fleiri örverum. Þannig hafa fagarnir áhrif á fæðukeðjur, til dæmis á hringrás kolefnis í hafinu.[2] Að auki geta fagar flutt erfðaefni á milli hýsla með svokölluðum láréttum genaflutningi (e. horizontal gene transfer). Því er ljóst að þeir hafa mikil áhrif á eiginleika hýslanna og samþróast (e. coevolve) með þeim.[3] Fagar eru því mikilvægur hluti af örverusamfélögum, meðal annars í meltingarvegi dýra og ekki er ólíklegt að þeir hafi áhrif á líkamsstarfsemi[4] og jafnvel heilsu manna!

Tilvísanir:
  1. ^ Willey, J. o.fl. (2020). Prescott´s Microbiology, 11. útgáfa, McGraw Hill.
  2. ^ Suttle, C.A. (2007). Marine viruses – major players in the global ecosystem. Nature Rev. Microbiol 5, 801-812. (Sótt 18.6.2020).
  3. ^ Koskella , B., Brockhurst, M.A. (2014). Bacteria-phage coevolution as a driver of ecological and evolutionary processes in microbial communities. FMES Microbiol. Rev. 38, 916-931. (Sótt 18.6.2020).
  4. ^ Keen, E.C., Dantas, G. (2018). Close encounters of three kinds: bacteriophages, commensal bacteria, and host immunity. Trends Microbiol. 26, 943-954. (Sótt 18.6.2020).

Myndir:

...