Бактериофаг Т12
| Бактериофаг Т12 | |
|---|---|
Классификация вирусов 
| |
| (без рейтинга): | Вирус |
| Область : | Дуплоднавирия |
| Королевство: | Хынггунвирэ |
| Тип: | Уровироката |
| Сорт: | Каудовирицеты |
| Заказ: | Каудовирусы |
| Семья: | Сифовирусиды |
| Вирус: | Бактериофаг Т12
|
Бактериофаг Т12 — бактериофаг , инфицирующий Streptococcus pyogenes бактерии . Это предполагаемый вид семейства Siphoviridae отряда Caudovirales, также известный как хвостатые вирусы . [ 1 ] Он превращает безвредный штамм бактерий в вирулентный штамм. Он несет ген spe A, который кодирует эритрогенный токсин A. [ 2 ] speA также известен как стрептококковый гноеродный экзотоксин А, токсин А скарлатины или даже скарлатинальный токсин. [ 3 ] [ 4 ] Обратите внимание, что название гена « spe A» выделено курсивом; название токсина «speA» не выделено курсивом. Эритрогенный токсин А превращает безвредный, невирулентный штамм Streptococcus pyogenes в вирулентный штамм посредством лизогении , жизненного цикла, который характеризуется способностью генома становиться частью клетки-хозяина и стабильно сохраняться там в течение нескольких поколений. [ 5 ] Фаги с лизогенным жизненным циклом также называют умеренными фагами. [ 2 ] Бактериофаг Т12, предполагаемый член семейства Siphoviridae , включающий родственные бактериофаги, несущие spe A, также является прототипным фагом для всех фагов, несущих spe A, Streptococcus pyogenes , то есть его геном является прототипом для геномов всех таких фагов S. пиогены . [ 6 ] Это главный подозреваемый возбудитель скарлатины, инфекционного заболевания, поражающего маленьких детей. [ 5 ]
Открытие и дальнейшие исследования
[ редактировать ]Возможность участия бактериофагов в продукции speA была впервые открыта в 1926 г., когда Кантакузен и Бонсье сообщили, что невирулентные штаммы S. pyogenes трансформировались в вирулентные штаммы с помощью некоторого переносимого элемента. Фробишер и Браун сообщили об аналогичных результатах в 1927 году, а в 1949 году эти сообщения были подтверждены Бингелем. [ 7 ] [ 8 ] Позже, в 1964 году, Забриски сообщил, что фаг Т12 может вызывать продукцию speA путем лизогении в штаммах, частью которых он стал. [ 9 ] В 1980 году Джонсон, Шливерт и Уотсон смогли подтвердить это и показать, что ген продукции speA был перенесен от токсигенных штаммов бактерий к нетоксигенным штаммам посредством лизогении. В их эксперименте каждая трансформированная бактериальная колония, продуцирующая токсин, была лизогенной, то есть содержала ген Т12. Кроме того, ни одна из колоний, содержащих геном Т12, не была отрицательной по speA, в связи с чем был сделан вывод, что все лизогены продуцируют токсин. [ 10 ] Однако в 1981 году Маккейн и Ферретти сообщили, что спонтанный мутант фага Т12 вирулентно индуцирует продукцию speA. Этот мутант, бактериофаг T12cp1, вступил в литический цикл — жизненный цикл, в котором клетка-хозяин разрушается. [ 11 ] В 1983 году Джонсон и Шливерт опубликовали карту генома Т12, показав также, что в геноме происходят три этапа упаковки. [ 9 ] Уже в следующем году Джонсон, Шливерт, Уикс и Феррети также независимо друг от друга обнаружили, что бактериофаг Т12 несет структурный ген speA. [ 8 ] [ 12 ] В 1986 году Джонсон, Томай и Шливерт нанесли на карту сайт прикрепления (attP) Т12, соседний с геном spe A, и установили, что все бактериальные штаммы, продуцирующие токсин, несут либо сам фаг Т12, либо близкородственный бактериофаг. [ 5 ] И, наконец, в 1997 году МакШан и Ферретти опубликовали, что они нашли второй сайт прикрепления (attR) для Т12, а также обнаружили в другой публикации, авторство которой также принадлежит Тангу, что бактериофаг Т12 встраивается в ген, кодирующий сериновую тРНК. в хосте. [ 2 ] [ 6 ]
Геном
[ редактировать ]
Физическая карта генома Т12 оказалась круглой и имела общую длину 36,0 КБ. [ 9 ] Сообщается, что геном фага несет ген spe A, [ 12 ] который представляет собой сегмент генома фага Т12 размером 1,7 т.п.н., фланкированный сайтами SalI и HindIII . [ 8 ]
Ген фаговой интегразы (int) и сайт прикрепления фага (attp) расположены непосредственно перед геном speA в геноме фага. Бактериофаг Т12 интегрируется в хромосому S. pyogenes путем сайт-специфической рекомбинации в антикодоновую петлю гена, кодирующего сериновую тРНК. Бактериальный сайт прикрепления (attB) имеет последовательность из 96 пар оснований, гомологичную сайту прикрепления фага, и расположен на 3'-конце гена тРНК , так что кодирующая последовательность гена тРНК остается интактной после интеграции профага . Фаг T12 является первым примером фага из грамположительного хозяина с низким содержанием GC, который использует такой тип сайта интеграции. [ 2 ] [ 6 ]
Роль в патогенезе
[ редактировать ]Такие заболевания, как скарлатина и синдром стрептококкового токсического шока, вызываются лизогенизированными штаммами стрептококков, продуцирующими speA. Заболевания представляют собой системные реакции на циркулирующие в организме вещества. [ 13 ]
Скарлатина
[ редактировать ]Скарлатина , также известная как скарлатина , получила такое название из-за характерной ярко-красной сыпи, которую она вызывает. Чаще всего это встречается у детей в возрасте от четырех до восьми лет. [ нужна ссылка ]
Признаки и симптомы
[ редактировать ]Первой стадией скарлатины обычно является острый фарингит ( стрептококковый фарингит ), характеризующийся болью в горле, лихорадкой, головной болью, а иногда и тошнотой и рвотой. Через два-три дня после этого появляется диффузная эритематозная сыпь , имеющая консистенцию наждачной бумаги. Сыпь сначала появляется на шее, затем распространяется на грудь, спину и конечности тела. Желтовато-белый налет покрывает язык, а затем отслаивается, оставляя язык клубничного цвета и опухшие сосочки. Сыпь исчезает через пять-шесть дней от начала заболевания, после чего появляется шелушение кожи, особенно на кистях и стопах. [ 14 ] [ 15 ]
Уход
[ редактировать ]Пенициллин , антибиотик , является препаратом выбора для лечения скарлатины, как и любой другой инфекции, вызванной S. pyogenes . Тем, у кого аллергия на пенициллин, антибиотики эритромицин или клиндамицин можно использовать . Однако сообщалось о редких случаях устойчивости к этим препаратам. [ 16 ]
Стрептококковый синдром токсического шока
[ редактировать ]При синдроме стрептококкового токсического шока (StrepTSS) speA, продуцируемый инфицированными стрептококковыми штаммами, действует как суперантиген и взаимодействует с моноцитами и Т-лимфоцитами человека , индуцируя пролиферацию Т-клеток и выработку монокинов (например, фактора некроза опухоли α , интерлейкина 1 , интерлейкина 6 ). и лимфокины (например, фактор некроза опухоли β, интерлейкин 2 и гамма-интерферон). Эти цитокины (TNFα, TNFβ), по-видимому, опосредуют лихорадку, шок и органную недостаточность, характерные для заболевания. [ 13 ] [ 17 ] [ 18 ]
Признаки и симптомы
[ редактировать ]
Стрептококковый СТШ — это острое лихорадочное заболевание, которое начинается с легкого вирусоподобного синдрома, характеризующегося лихорадкой, ознобом, миалгией , диареей, рвотой и тошнотой и включает незначительную инфекцию мягких тканей, которая может прогрессировать до шока, полиорганной недостаточности и смерти. . [ 18 ]
Уход
[ редактировать ]Пенициллин является эффективным средством лечения легкой инфекции, но в тяжелых случаях он менее эффективен. Новые методы лечения стрептококкового СТШ включают клиндамицин и внутривенное введение гамма-глобулина . [ 18 ]
Обнаружение и устранение
[ редактировать ]Присутствие лизогенного бактериофага Т12 можно проверить с помощью анализа бляшек, если используемый индикаторный штамм чувствителен к тестируемому фагу. Анализ бляшек заключается в наливании мягкого раствора агара с индикаторным штаммом на чашку с агаром. Индикаторный штамм должен представлять собой штамм бактерий, который может быть инфицирован фагом, который необходимо обнаружить. После того как мягкий агар застыл, образцы, проверяемые на наличие фагов, раскладывают на чашки с мягким агаром. Затем планшеты инкубируют в течение ночи и на следующий день проверяют на наличие просветлений (бляшек). Если фаг присутствует, индикаторные штаммы заражаются и проходят нормальный лизогенный цикл , пока чашки инкубируются, а затем подвергаются лизису . Бляшка , которая определяет, ли фаг присутствует или нет, возникает в результате лизиса индикаторных штаммов. Титры бляшек можно определить путем разведения образцов и подсчета бляшкообразующих единиц (БОЕ). [ 19 ]
Биохимические тесты, такие как Саузерн-блоттинг, также можно использовать для обнаружения speA, который фаг продуцирует из гена spe A. Это было сделано в ходе исследования Джонсона, Томаи и Шливерта в 1985 году путем выделения ДНК штаммов стрептококков и проведения рестрикционного расщепления с использованием BglII . После завершения гидролиза образцы ДНК помещали в гель для отделения ДНК. ДНК из этого геля затем переносили на нитроцеллюлозную бумагу и инкубировали с зондами, специфичными для speA. Изображение этого южного пятна можно увидеть в этой статье. [ 5 ]
Бактериофаги очень легко распространяются. [ 20 ] При более низких воздействиях ультрафиолетовый свет может усилить выработку как фага Т12, так и speA. [ 4 ] Более длительное время воздействия ультрафиолета может убить фаг. Ультрафиолетовый свет подвергает стрессу лизогенные бактерии, что приводит к размножению фагов и разрушению бактериальных клеток-хозяев. [ 21 ] В случае Т12 воздействие УФ-света увеличивает размножение бактериофага Т12 за 20 секунд воздействия. Через 20 секунд воздействия УФ-свет начинает убивать бактериофаг, повреждая его геном . [ 22 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ NCBI: Бактериофаг T12 (виды)
- ^ Jump up to: а б с д В.М. МакШан; Ю. Ф. Тан; Джей Джей Ферретти (1997). «Бактериофаг Т12 Streptococcus pyogenes интегрируется в ген, кодирующий сериновую тРНК» . Молекулярная микробиология . 23 (4): 719–28. дои : 10.1046/j.1365-2958.1997.2591616.x . ПМИД 9157243 .
- ^ Стивенс, Деннис Л.; Таннер, Марта Х.; Уиншип, Джей; Свартс, Раймонд; Райс, Кристен М.; Патрик М. Шливерт; Эдвард Каплан (6 июля 1989 г.). «Тяжелые стрептококковые инфекции группы А, связанные с синдромом, подобным токсическому шоку, и токсином А скарлатины». Медицинский журнал Новой Англии . 321 (1): 1–7. дои : 10.1056/NEJM198907063210101 . ПМИД 2659990 .
- ^ Jump up to: а б П.Л. Вагнер; МК Уолдор (2002). «Бактериофаговый контроль вирулентности бактерий» . Инфекция и иммунитет . 70 (8): 3985–93. дои : 10.1128/IAI.70.8.3985-3993.2002 . ПМК 128183 . ПМИД 12117903 .
- ^ Jump up to: а б с д Л. П. Джонсон; М.А. Томай; ПМ Шливерт (1986). «Участие бактериофагов в продукции гноеродного экзотоксина стрептококков» . Журнал бактериологии . 166 (2): 623–7. дои : 10.1128/jb.166.2.623-627.1986 . ПМК 214650 . ПМИД 3009415 .
- ^ Jump up to: а б с В.М. МакШан; Джей Джей Ферретти (октябрь 1997 г.). «Генетическое разнообразие бактериофагов Streptococcus pyogenes умеренного климата: идентификация второго места прикрепления для фагов, несущих ген эритрогенного токсина А» . Журнал бактериологии . 179 (20): 6509–11. дои : 10.1128/jb.179.20.6509-6511.1997 . ПМК 179571 . ПМИД 9335304 .
- ^ Ферретти, Джозеф; С. Кей Нида (май 1982 г.). «Влияние фага на синтез внеклеточных токсинов стрептококков группы А» . Инфекция и иммунитет . 36 (2): 745–750. дои : 10.1128/iai.36.2.745-750.1982 . ПМЦ 351293 . ПМИД 7044976 .
- ^ Jump up to: а б с Уикс CR, Ферретти Дж. Дж. (1984). «Ген стрептококкового экзотоксина типа А (эритрогенный токсин) расположен в бактериофаге Т12» . Инфекция и иммунитет . 46 (2): 531–6. дои : 10.1128/iai.46.2.531-536.1984 . ПМК 261567 . ПМИД 6389348 .
- ^ Jump up to: а б с Джонсон, LP; Шливерт, премьер-министр (1983). «Физическая карта генома бактериофага Т12 пирогенного экзотоксина стрептококка группы А». Молекулярная и общая генетика . 189 (2): 251–5. дои : 10.1007/BF00337813 . ПМИД 6304466 . S2CID 35443401 .
- ^ Джонсон, LP; Шливерт, премьер-министр; Д. Уотсон (апрель 1980 г.). «Перенос продукции пирогенного экзотоксина стрептококков группы А на нетоксигенные штаммы лизогенной конверсии» . Инфекция и иммунитет . 28 (1): 254–7. дои : 10.1128/iai.28.1.254-257.1980 . ПМК 550920 . ПМИД 6991440 .
- ^ Л. Маккейн; Джей Джей Ферретти (декабрь 1981 г.). «Взаимодействие фага с хозяином и продукция стрептококкового экзотоксина типа А стрептококками группы А» . Инфекция и иммунитет . 34 (3): 915–9. дои : 10.1128/iai.34.3.915-919.1981 . ПМК 350956 . ПМИД 7037644 .
- ^ Jump up to: а б Джонсон Л.П., Шливерт П.М. (1984). «Группа стрептококкового фага Т12 несет структурный ген пирогенного экзотоксина типа А». Молекулярная и общая генетика . 194 (1–2): 52–6. дои : 10.1007/BF00383496 . ПМИД 6374381 . S2CID 12798342 .
- ^ Jump up to: а б Массер, Дж. М.; Хаузер, Арканзас; Ким, Миннесота; Шливерт, премьер-министр; Нельсон, К; Селандер, РК (1 апреля 1991 г.). «Streptococcus pyogenes, вызывающий синдром токсического шока и другие инвазивные заболевания: клональное разнообразие и экспрессия пирогенного экзотоксина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (7): 2668–72. Бибкод : 1991PNAS...88.2668M . дои : 10.1073/pnas.88.7.2668 . ПМК 51299 . ПМИД 1672766 .
- ^ Деннис Л. Стивенс. «Streptococcus pyogenes (β-гемолитический стрептококк группы А)» . Архивировано из оригинала 15 декабря 2012 г.
- ^ «Стрептококковые инфекции (S. pyogenes — стрептококки группы А)» .
- ^ «Стрептококковые инфекции (инвазивный стрептококк группы А)» . Архивировано из оригинала 6 ноября 2012 г.
- ^ Хакетт, СП; Стивенс, Д.Л. (май 1992 г.). «Синдром стрептококкового токсического шока: синтез фактора некроза опухоли и интерлейкина-1 моноцитами, стимулированный пирогенным экзотоксином А и стрептолизином О.». Журнал инфекционных болезней . 165 (5): 879–85. CiteSeerX 10.1.1.547.813 . дои : 10.1093/infdis/165.5.879 . ПМИД 1569337 .
- ^ Jump up to: а б с Деннис Л. Стивенс (2000). «Синдром стрептококкового токсического шока, связанный с некротизирующим фасциитом». Ежегодный обзор медицины . 51 : 271–88. дои : 10.1146/annurev.med.51.1.271 . ПМИД 10774464 .
- ^ Мари Панек. «Протоколы анализа бляшек» . Микробная библиотека . Американское общество микробиологии. Архивировано из оригинала 30 ноября 2012 года . Проверено 28 ноября 2012 г.
- ^ Рамирес Э., Карбонелл Х, Вильяверде А (2001). «Динамика распространения фага в клональных бактериальных популяциях зависит от особенностей клетки-основателя» . Микробиологические исследования . 156 (1): 35–40. дои : 10.1078/0944-5013-00087 . ПМИД 11372651 .
- ^ С. Ацуми; Дж. У. Литтл (2006). «Роль литического репрессора в профаговой индукции фага лямбда при анализе с помощью подхода замены модулей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (12): 4558–63. Бибкод : 2006PNAS..103.4558A . дои : 10.1073/pnas.0511117103 . ПМК 1450210 . ПМИД 16537413 .
- ^ Забриски Дж. Б. (1964). «Роль умеренного бактериофага в продукции эритрогенного токсина стрептококками группы А» . Журнал экспериментальной медицины . 119 (5): 761–80. дои : 10.1084/jem.119.5.761 . ПМК 2137738 . ПМИД 14157029 .