Изменение фенотипа бактерии вирусом
Биологическое явление, при котором бактериофаг, внедряя свою генетическую информацию в геном бактерии-хозяина, кодирует новые белки. Эти белки изменяют метаболизм или структуру клетки, наделяя её новыми свойствами, которых не было у исходного штамма.
Близкие слова
- фагогенная конверсия
Бесфаговые штаммы Corynebacterium diphtheriae становятся токсигенными только после заражения умеренным фагом beta.
Фаговая конверсия объясняет внезапное появление вирулентных свойств у ранее безвредных кишечных палочек.
Механизм и отличие от мутаций
Фаговая конверсия происходит, когда умеренный бактериофаг переходит в состояние профига — интегрируется в бактериальную хромосому. В этом состоянии вирусная ДНК реплицируется вместе с бактериальной при каждом делении клетки. Ключевое отличие от случайных мутаций состоит в том, что новые признаки кодируются не измененными генами самой бактерии, а чужеродными генами вируса. Если профиг удалится из хромосомы (процесс эксцизии), бактерия теряет приобретённые свойства и возвращается к исходному фенотипу.
Этот механизм является частным случаем горизонтального переноса генов. Он позволяет бактериям быстро адаптироваться к новым условиям среды или хозяину, не дожидаясь длительной эволюции через естественный отбор случайных мутаций.
Значение для медицины и эпидемиологии
Фаговая конверсия играет критическую роль в формировании патогенности многих бактерий. Токсины, необходимые для развития заболевания, часто кодируются не хромосомными генами бактерии, а генами фагов. К классическим примерам относятся дифтерийный токсин (Corynebacterium diphtheriae), ботулинический токсин (Clostridium botulinum) и столбнячный токсин (Clostridium tetani). Без соответствующего фага эти бактерии могут существовать в окружающей среде, но не вызывать специфических тяжелых заболеваний.
Понимание этого процесса важно для разработки диагностических тестов. Наличие гена токсина может быть маркером патогенности, но его отсутствие у бесфаговых штаммов означает, что они безопасны даже при наличии других факторов вирулентности.
Различия с близкими понятиями
Не следует путать фаговую конверсию с трансдукцией. При трансдукции фаг выступает лишь как вектор, случайно переносящий фрагменты бактериальной ДНК от одной клетки к другой, не привнося собственных генов в качестве источника новых свойств хозяина. В случае же конверсии именно вирусные гены отвечают за новый признак.
Также это явление отличается от лизогении как такового: лизогения описывает само состояние присутствия профига в геноме, тогда как конверсия — это конкретный фенотипический результат экспрессии этих вирусных генов.