Бактериофаг Т12 - Bacteriophage T12 - Wikipedia

Бактериофаг Т12
Классификация вирусов
Группа:
Группа I (дцДНК )
Заказ:
Caudovirales
Семья:
Siphoviridae
Род:
Неклассифицированный
Разновидность:
Streptococcus pyogenes фаг Т12

Бактериофаг Т12 это бактериофаг который инфицирует виды бактерий Streptococcus pyogenes. Предполагаемый вид семейства Siphoviridae чтобы Caudovirales (вирусы со структурой голова-хвост).[1]Он превращает безвредный штамм бактерий в вирулентный штамм. Он несет спеГен, который коды за эритрогенный токсин А.[2] speA также известен как стрептококковый пиогенный экзотоксин A, скарлатина токсин А или даже скарлатинальный токсин.[3][4] Обратите внимание, что название гена "спеA выделен курсивом; название токсина speA не выделено курсивом. Эритрогенный токсин A преобразует безвредный, невирулентный штамм Streptococcus pyogenes к ядовитый напрягаться лизогения, жизненный цикл, который характеризуется способностью геном стать частью клетки-хозяина и стабильно сохраняться там в течение нескольких поколений.[5] Фаги с лизогенным жизненным циклом также называют умеренный фаги.[2] Бактериофаг Т12, предполагаемый член семьи Siphoviridae включая связанные спеБактериофаги, несущие А, также являются прототипными фагами для всех спеА-несущие фаги Streptococcus pyogenes, что означает, что его геном является прототипом геномов всех таких фагов S. pyogenes.[6] Это главный подозреваемый как причина скарлатины, инфекционного заболевания, поражающего маленьких детей.[5]

Открытие и дальнейшие исследования

Возможность участия бактериофагов в продукции speA была впервые представлена ​​в 1926 году, когда Кантакузен и Бонсье сообщили, что невирулентные штаммы S. pyogenes трансформировались в вирулентные штаммы с помощью некоторого переносимого элемента. Фробишер и Браун сообщили о подобных 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 лизогенией в штаммах, частью которых он стал.[9] В 1980 году Джонсон, Шливерт и Уотсон смогли подтвердить это и показать, что ген, продуцирующий speA, был передан 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, и поэтому был сделан вывод, что все лизогены продуцируют токсин.[10] Однако в 1981 году Маккейн и Ферретти сообщили, что мутант фага Т12 вирулентно индуцировал продукцию speA. Этот мутант, бактериофаг Т253, попал в литический цикл, жизненный цикл, в котором разрушается клетка-хозяин.[11] В 1983 году Джонсон и Шливерт опубликовали карту генома Т12, показав также, что в геноме происходят три цикла упаковки.[9] Уже в следующем году Джонсон, Шливерт, Уикс и Феррети независимо друг от друга обнаружили, что бактериофаг Т12 несет структурный ген speA.[8][12] В 1986 году Джонсон, Томай и Шливерт нанесли на карту место прикрепления (attP) для Т12, прилегающего к спеГен, и установлено, 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 T12, а также раскрыли в другой публикации, также приписываемой Тангу, что бактериофаг T12 вставляется в ген, кодирующий сериновую тРНК. в хосте.[2][6]

Геном

Расположение известных генов бактериофага Т12 после интеграции хромосомы фага в S. pyogenes хромосома. Зеленый ящик: хромосома фага; черная линия: бактериальная хромосома. Стрелки указывают направление транскрипции гена; красные стрелки: расположение спеА и int гены; розовые стрелки: ориентация гена сериновой тРНК, в которую интегрируется фаг. Кодирующая область гена сериновой тРНК остается интактной даже после интеграции фага.

Физическая карта генома Т12 оказалась круглой с общей длиной 36,0 КБ.[9] Сообщается, что геном фага несет спеГен,[12] который представляет собой сегмент 1,7 т.п.н. генома фага Т12, фланкированный SalI и HindIII места.[8]

Фаг интегрировать ген (int) и сайт прикрепления фага (attp) расположены прямо перед геном speA в геноме фага. Бактериофаг Т12 интегрируется в S. pyogenes хромосома сайт-специфическая рекомбинация в петлю антикодона гена, который кодирует сериновую тРНК. Сайт прикрепления бактерий (attB) имеет последовательность из 96 пар оснований. гомологичный к сайту прикрепления фага и расположен на 3 ’конце тРНК ген, так что кодирующая последовательность гена тРНК остается интактной после интеграции профаг. Фаг Т12 - это первый образец фага из грамположительный, хост контента с низким G-C, который использует такой сайт интеграции.[2][6]

Роль в патогенезе

Заболевания, подобные скарлатина и Синдром стрептококкового токсического шока вызваны лизогенизированными штаммами стрептококков, которые продуцируют speA. Заболевания системный ответы на SPE, циркулирующие в теле.[13]

Скарлатина

Скарлатина, также известный как Скарлетина, называется так из-за характерной ярко-красной сыпи. Чаще всего встречается у детей от четырех до восьми лет.[14]

Признаки и симптомы

Первый этап скарлатина обычно стрептококковое горло (стрептококковый фарингит ) характеризуется болью в горле, лихорадкой, головной болью и иногда тошнотой и рвотой. Через два-три дня после этого появляется диффузный эритематозная сыпь имеющий текстуру наждачной бумаги. Сыпь сначала появляется на шее, затем распространяется на грудь, спину и конечности тела. Желтовато-белый налет покрывает язык, который позже исчезает, оставляя язык с клубничным видом и опухшими сосочками. Сыпь проходит через пять-шесть дней после начала заболевания, после чего начинается шелушение кожи, особенно на руках и ногах.[14][15][16]

Уход

Пенициллин, антибиотик, является препаратом выбора для лечения скарлатины, как и любого другого S. pyogenes инфекционное заболевание. Для тех, у кого аллергия на пенициллин, антибиотики эритромицин или же клиндамицин может быть использован. Однако сообщалось о случайной резистентности к этим препаратам.[17]

Синдром стрептококкового токсического шока

В синдром стрептококкового токсического шока (StrepTSS), speA, продуцируемый инфицированными штаммами стрептококков, действует как суперантиген и взаимодействует с человеком моноциты и Т-лимфоциты, побуждая Т-клетка распространение и производство монокины (например. фактор некроза опухоли α, интерлейкин 1, интерлейкин 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 этого заболевания.[13][18][19]

Признаки и симптомы

Саузерн-блот из ДНК экстрагируется из бактерий, инфицированных бактериофагом Т12.

Стрептококковый СТШ является острым, фебрильный болезнь, которая начинается с легкого вирусоподобного синдрома, характеризующегося лихорадкой, ознобом, миалгия, диарея, рвота и тошнота, а также незначительная инфекция мягких тканей, которая может прогрессировать до шока, полиорганной недостаточности и смерти.[19]

Уход

Хотя пенициллин является эффективным средством лечения легкой инфекции, в тяжелых случаях он менее эффективен. Новые методы лечения стрептококкового синдрома включают: клиндамицин и внутривенный гамма-глобулин.[19]

Обнаружение и устранение

Наличие лизогенный бактериофаг Т12 можно тестировать через бляшки если индикатор напряжение Используемый чувствителен к тестируемому фагу. Анализ зубного налета состоит из выливания раствора мягкого агара с индикаторным штаммом на чашку с агаром. Индикаторный штамм должен быть штаммом бактерий, которые могут быть инфицированы фагом, который необходимо обнаружить. После того, как мягкий агар установлен, образцы, которые проверяются на присутствие фага, затем распределяют по пластинам с мягким агаром. Затем планшеты инкубируют в течение ночи и на следующий день проверяют на наличие просветов (бляшек). Если фаг присутствует, индикаторные штаммы заражаются и проходят нормальную лизогенный цикл пока чашки инкубируются, а затем подвергаются лизис. В бляшка это определяет, будет ли фаг присутствует или нет вызвано лизис индикаторных штаммов. Титры бляшек можно найти, разбавив образцы и посчитав бляшкообразователи (PFUs).[20]

Биохимические тесты, такие как Саузерн-блоты также может использоваться для обнаружения speA, который фаг производит из спеГен. Это было сделано в исследовании Джонсона, Томаи и Шливерта в 1985 году путем выделения ДНК штаммов стрептококков и проведения рестрикционного переваривания с использованием BglII. После завершения переваривания образцы ДНК наносили на гель для разделения ДНК. Затем ДНК из этого геля переносили на нитроцеллюлозную бумагу и инкубировали с зондами, специфичными для speA. Изображение этого Саузерн-блот можно увидеть в этой статье.[5]

Бактериофаги очень легко распространяются.[21] При более низких экспозициях Ультрафиолетовый свет может увеличивать продукцию как фага Т12, так и speA.[4] Более длительное воздействие УФ-излучения может убить фаг. Ультрафиолетовый свет воздействует на лизогенные бактерии, заставляя фаги размножаться и разрушать бактериальные клетки хозяина.[22] В случае T12 воздействие ультрафиолетового света увеличивает распространение бактериофага T12 через 20 секунд воздействия. После 20 секунд воздействия ультрафиолетовый свет начинает убивать бактериофаг, повреждая его геном.[23]

Рекомендации

  1. ^ NCBI: Бактериофаг Т12 (виды)
  2. ^ а б c d У. М. Макшан; Ю. Ф. Тан; Дж. Дж. Ферретти (1997). «Бактериофаг T12 Streptococcus pyogenes интегрируется в ген, кодирующий сериновую тРНК». Молекулярная микробиология. 23 (4): 719–28. Дои:10.1046 / j.1365-2958.1997.2591616.x. PMID  9157243.
  3. ^ Стивенс, Деннис Л .; Таннер, Марта Х .; Виншип, Джей; Свартс, Раймонд; Ries, Kristen M .; Патрик М. Шливерт; Эдвард Каплан (6 июля 1989 г.). «Тяжелые стрептококковые инфекции группы А, связанные с токсическим шоковым синдромом и токсином А скарлатины». Медицинский журнал Новой Англии. 321 (1): 1–7. Дои:10.1056 / NEJM198907063210101. PMID  2659990.
  4. ^ а б П. Л. Вагнер; М. К. Уолдор (2002). «Бактериофаговый контроль бактериальной вирулентности». Инфекция и иммунитет. 70 (8): 3985–93. Дои:10.1128 / IAI.70.8.3985-3993.2002. ЧВК  128183. PMID  12117903.
  5. ^ а б c d Л. П. Джонсон; М. А. Томаи; П. М. Шливерт (1986). «Вовлечение бактериофагов в группу стрептококковых пиогенных экзотоксинов А».. Журнал бактериологии. 166 (2): 623–7. Дои:10.1128 / jb.166.2.623-627.1986. ЧВК  214650. PMID  3009415.
  6. ^ а б c В. М. Макшан; Дж. Дж. Ферретти (октябрь 1997 г.). «Генетическое разнообразие умеренных бактериофагов Streptococcus pyogenes: определение второго сайта прикрепления для фагов, несущих ген эритрогенного токсина А». Журнал бактериологии. 179 (20): 6509–11. Дои:10.1128 / jb.179.20.6509-6511.1997. ЧВК  179571. PMID  9335304.
  7. ^ Ферретти, Джозеф; С. Кей Нида (май 1982 г.). «Влияние фагов на синтез внеклеточных токсинов в стрептококках группы А». Инфекция и иммунитет. 36 (2): 745–750. ЧВК  351293. PMID  7044976.
  8. ^ а б c Недели CR, Ферретти Дж. Дж. (1984). «Ген экзотоксина стрептококка типа А (эритрогенный токсин) находится в бактериофаге Т12». Инфекция и иммунитет. 46 (2): 531–6. ЧВК  261567. PMID  6389348.
  9. ^ а б c Джонсон, LP; Шливерт П.М. (1983). «Физическая карта генома стрептококкового пирогенного экзотоксина бактериофага Т12 группы А». Молекулярная и общая генетика: MGG. 189 (2): 251–5. Дои:10.1007 / BF00337813. PMID  6304466.
  10. ^ Джонсон, LP; Шливерт, PM; Д. В. Уотсон (апрель 1980 г.). «Перенос продукции пирогенного экзотоксина стрептококков группы А на нетоксигенные штаммы лизогенной конверсии». Инфекция и иммунитет. 28 (1): 254–7. ЧВК  550920. PMID  6991440.
  11. ^ Л. Маккейн; Дж. Дж. Ферретти (декабрь 1981 г.). «Взаимодействие фага с хозяином и производство экзотоксина стрептококка типа А в стрептококках группы А». Инфекция и иммунитет. 34 (3): 915–9. ЧВК  350956. PMID  7037644.
  12. ^ а б Джонсон LP, Шливерт PM (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. PMID  6374381.
  13. ^ а б Musser, JM; Хаузер, АР; Ким, MH; Шливерт, PM; 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. Bibcode:1991ПНАС ... 88.2668М. Дои:10.1073 / pnas.88.7.2668. ЧВК  51299. PMID  1672766.
  14. ^ а б "Скарлатина".
  15. ^ Деннис Л. Стивенс. «Streptococcus pyogenes (β-гемолитический стрептококк группы А)». Архивировано из оригинал на 2012-12-15.
  16. ^ «Стрептококковые инфекции (S. pyogenes - стрептококки группы А)».
  17. ^ «Стрептококковые инфекции (инвазивные стрептококки группы А)». Архивировано из оригинал на 2012-11-06.
  18. ^ Hackett, SP; Стивенс, DL (май 1992 г.). «Стрептококковый синдром токсического шока: синтез фактора некроза опухоли и интерлейкина-1 моноцитами, стимулированными 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. PMID  1569337.
  19. ^ а б c Деннис Л. Стивенс (2000). «Синдром стрептококкового токсического шока, связанный с некротическим фасциитом». Ежегодный обзор медицины. 51: 271–88. Дои:10.1146 / annurev.med.51.1.271. PMID  10774464.
  20. ^ Мари Панек. «Протоколы анализа налета». Библиотека микробов. Американское общество микробиологии. Архивировано из оригинал 30 ноября 2012 г.. Получено 28 ноября 2012.
  21. ^ Рамирес Э., Карбонелл X, Вильяверде А (2001). «Динамика распространения фагов в клональных бактериальных популяциях зависит от особенностей клетки-основателя». Микробиологические исследования. 156 (1): 35–40. Дои:10.1078/0944-5013-00087. PMID  11372651.
  22. ^ С. Ацуми; Дж. В. Литтл (2006). «Роль литического репрессора в индукции профагом фага лямбда, как анализируется с помощью метода замены модуля». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (12): 4558–63. Bibcode:2006ПНАС..103.4558А. Дои:10.1073 / pnas.0511117103. ЧВК  1450210. PMID  16537413.
  23. ^ Забриски Дж.Б. (1964). «Роль умеренного бактериофага в производстве эритрогенного токсина стрептококками группы А». Журнал экспериментальной медицины. 119 (5): 761–80. Дои:10.1084 / jem.119.5.761. ЧВК  2137738. PMID  14157029.

внешняя ссылка