Бактериофагтар (бактериялардың вирустары)

Бактериофагтар («бактерия» және гректің phagos - жалмаушы) – бактерияға спецификалы енетін, оларды толық жойғанша (лизистегенше) ішінде паразиттенетін бактериялардың вирустары. Алғаш рет күйдіргі таяқшаларының өздігінен лизистену құбылысын 1898 жылы ресейлік микробиологияның негізін салушылардың бірі Н.Ф.Гамалея байқаған. 1915 жылы ағылшын бактериологы Ф.Туорт стафилококтардан фильтрат дайындаған осы бактериялардың жаңа дақылын ерітетінін байқаған. Француз ғалымы Ф.Д,Эрелль ғана (1917 жылы) дизентериямен ауырған науқастардың нәжісінен сүзгіден өте алатын агентті бөліп алып, осы құбылысқа дұрыс баға берген. Еріткіш агентті (нәжіс фильтратын) дизентерия бактериялары өсіп шыққан сұйық сорпалы ортаға қосқан кезде, орта толық мөлдірленген. Дәл осындай әсерді Д,Эрелль тығыз ортаға еріткіш агентті сәйкес бактериямен араластырып сепкен кезде байқаған. Біріңғай өскен бактериялар фонында дөңгелек немесе дұрыс емес пішінді стерильді дақтар – «негативті колониялар» немесе «таңдақтар» деп аталған, бактериялар лизистенген аймақтар пайда болған.

Ф.ДґЭрелль өзі ашқан еріткіш агентті бактериялар вирустары деген шешімге келіп, оны «бактериофаг» - бактерияларды жалмаушы деп атады. Бактериофагтар кеңінен таралған және бактериялардан басқа да микроорганизмдерде кездеседі, мысалы, саңыруқұлақтарда. Сондықтан бактериофагтарды сөздің кең мағанасында фагтар деп жиі атайды.

Бактериофагтарды алдына бактерия түрінің атауы қойылып латын, грек немесе орыс алфавиттерінің әріптерімен қатар сандық индекспен атайды. Туыстас фагтарды атау үшін фагтар бөлініп алынған микробтардың туыстастық және түрлік аттарын пайдаланады: колифаг, стафилофаг, актинофаг, микофаг ж/е т.б.

Бактериофагтардың құрылысын зерттеу үшін металмен немесе фосфорлывольфрам қышқылымен шаңдандыру арқылы контрастталған үлгілерін электронды микроскоппен зерттейді. Пішіні мен құрлымдарының ұйымдастырылуына байланысты фагтарды бірнеше морфологиялық типтерге бөледі: жіпше тәріздес; майда куб тәріздес (кейбіреулерінде өсінді аналогтары болады); сперматозоид пішіндес фагтар, дәлірек айтсақ басы куб тәрізді де жиырылатын немесе жиырылмайтын құндағы бар құйрықшалы өсінідісі болады. Фагтардың мөлшері 20 дан 800 нм (жіпше тәріздесі) болады.

Тиянақты түрде, өсіндісінің жиырылатын құндағы бар, сперматозоид пішінді, ірі бактериофагтар зерттелген, мысалы, Т2, Т4, Т6 колифагтары. Олар икосаэдр пішінді, 65-100 нм көлемдегі бастан және ұзындығы 100 нм-ден асатын құйрықтық өсіндіден тұрады (14 - сурет). Құйрықтық өсіндінің ішінде басымен жалғасып жататын, қуыс, цилиндр пішіндес өзегі болады, ал сыртында – бұлшық ет сияқты, жиырылуға қабілетті құндағы болады. Құндақ, бастың қасында өзекті қоршап жататын жиекке жалғанған. Өсіндінің дистальды ұшында тікенектері бар алтыбұрышты базальды пластинка болады, одан жіпше тәрізді құрылымдар – фибриллалар шығады.

Бактериофагтарда не ДНҚ не РНҚ болады. Фагтардың нуклеин қышқылдары екіжіпшелі, біржіпшелі, сызықтық, сақиналы болады. Фагтардың көпшілігі екіжіпшелі, сақинаға тұйықталған ДНҚ-дан тұрады.

Сперматозоид пішінді фагтарда суперспиралді екіжіпшелі ДНҚ басының ішінде орналасып капсидпен қоршалаған. Капсид полипептидті суббірліктерге ұқсас, икосаэдр (куб) түрінде орналасқан ақуыз молекулаларынан тұрады. Басының құрамына аспарагин, глутамин және лизиннен тұратын полипептид те кіреді. Фагтардың кейбіреулерінің басының ішінде ДНҚ-ның суперспиралденуін қамтамасыз ететін гистонтәріздес ақуыз болады. Құйрықтық өсіндісінің жиырылатын құндағы да спираль тәріздес орналасқан, құрамында АТФ пен СА2+ иондары бар ақуыздық суббірліктерден құралған. Фагтардың кейбір түрлерінің (мысалы, Т2) өсінідісінің дистальды бөлігінде лизоцим ферменті болады.

Антигендік қасиеттері. Бактериофагтардың құрамында иммундық қасиеттерге ие, организмде спецификалық антиденелердің түзілуін туғызатын, топтықспецификалық және типтікспецификалық антигендер болады. Бактериофагтармен әрекеттескен антиденелер, олардың бактерияларға тигізетін литикалық белсенділігін бейтараптай алады. Типоспецификалық антигендеріне байланысты фагтарды серотиптерге бөледі.

Резистенттілігі (төзімділігі). Адам вирустарына қарағанда бактериофагтар қоршрған орта факторларына төзімді болып келеді. 65-70°С температура, жоғары мөлшерде УК-сәулеленудің, иондаушы радиация, формалин және қышқылдар әсерлерінен инактивацияланады. Төменгі температурада және кептірген кезде ұзақ сақталынады.

Фагтардың бактерия жасушасымен әрекеттесуі. Бактериофагтар жасушаның арнайы рецепторларымен әрекеттесе отырып, қатаң түрде белгілі бір бактерияларды зақымдайды. Әрекеттесудің спецификалылығына байланысты келесі бактериофагтарды ажыратады: бактерияның туыстас түрлерімен әрекеттесетін поливалентті түрі; бактериялардың белгілі бір түрімен әрекеттесетін моновалентті; берілген түрдің бір ғана типімен (варианттарымен) әрекеттесетін типтік түрі.

Фагтардың бактериялармен әрекеттесуі басқа вирустағылардай өнімді, түсіктік (абортивті) және бірікпе (интегративті) жолмен өтуі мүмкін. Әрекеттесудің өнімді түрінде бактерия лизистеніп фагтық ұрпақ түзіледі; түсіктік түрінде - фагтық ұрпақ түзілмейді де бактерия өмірін сақтап қалады; интегративті түрде – фаг геномы бактерия хромосомасына еніп, сонымен бірге тіршілік етеді. Әрекеттесу түріне байланысты вирулентті және әлсіз бактериофагтарды ажыратады.

Вирулентті бактериофагтар бактериямен өнімді түрде әрекеттеседі. Бактерияға енгеннен кейін олар 200-300 жаңа фагтық бөлшектерге дейін репродукцияланып, бактерияны лизистейді. Бактериофагтың бактериямен әрекеттесуі адам вирусының иесінің жасушасымен әрекеттесуін еске түсіреді. Фагтардың бактерия жасушасына спецификалық адсорбциялануы жасуша қабырғасында липопротеиндік немесе липополисахаридтік комплементарлық рецепторлар болған жағдайда ғана болады. Жасуша қабырғасы жоқ бактерияларға (протопластар, сферопластар) бактериофагтар адсорбцияланбайды. Кейбір фагтар рецепторлар ретінде бактериялардың жыныстық кірпікшелерін (пилилерін) пайдаланады.

Әлсіз бактериофагтар вирулентті бактериофагтарға қарағанда сезімтал бактериялармен өнімді немесе интегративті жолмен әрекеттеседі. Әлсіз фагтың өнімді айналымы вирулентті фагтың әрекетін қайталап, бактерия лизисімен аяқталады. Әрекеттесудің интегративті түрінде әлсіз фагтың ДНҚ-лы бактерия хромосомасына еніп, көбейіп жатқан бактерияның геномымен синхронды репликацияланып, лизис тудырмайды. Бактерия хромосомасына енген бактериофаг ДНҚ-лы профаг деп, ал бактерия дақылы лизогенді деп аталады. Бактерия мен бактериофагтың мұндай бірлесіп тіршілік етуін лизогения (гректің lisis- еру, genea- шығу тегі) деп аталады. Бактерия хромосомасының бөлігіне айналған профаг, бактерия көбейген кезде тұқым қуалап, ұрпақтарға беріледі.

Фагтарды тәжірибеде қолдану. Бактериофагтарды жұқпалы ауруларға зертханалық диагноз қоюда, бактериялардың түрілік идентификациясын, яғни фаговарларын (фаготипін) анықтауда қолданады. Бұл үшін фагтар әсерінің қатаң спецификалылығына негізделген фаготиптеу әдісін қолданады: тығыз ортасы бар табақшаға қоздырғыштың таза дақылдарын сеуіп бетіне әртүрлі типоспецификалық диагностикалық фагтарды тамызады. Бактерия фаговарын оның лизисін туғызған фаг (стерилді таңбаның, «таңдақтың» немесе «негативті колонияның» пайда болуы) типі деп анықталады. Фаготиптеу әдісін инфекция көзі мен таралу жолдарын анықтауда пайдаланады (эпидемиологиялық маркерлеу). Бір фаговарға жататын бактерияларды әртүрлі науқастардан бөліп алу жұғу көзінің бір екендігін көрсетеді.

Қоршаған орта объектілерінде (мысалы, суда) бактериофагтардың болуына қарап соған сәйкес патогенді бактериялардың бар екендігін білуге болады. Бұндай зерттеулерді жұқпалы аурулардың эпидемиологиялық жаппай таралуын талдау кезінде жүргізеді.

Фагтарды сондай-ақ бірқатар ауруларды емдеу және алдын алу үшін пайдаланады. Ішсүзектік, салмонеллалық, дизентериялық, көкіріңдік, стафилококтық, стрептококтық фагтар және аралас препараттар (колипротеиліқ, пиобактериофаг, т.б.) шығарылады. Бактериофагтарды көрсеткіштері бойынша пероралды, парентералды немесе жергілікті тәсілмен сұйық, таблетка күйінде, балауыз немесе аэрозоль түрінде тағайындайды.

Бактериофагтарды гендік инженерияда рекомбинантты ДНҚ алу үшін вектор ретінде кеңінен қолданады.