bakteriofagi i bakteriocyny

1

możliwości ukierunkowanej terapii – Artur Nowakowski

plan prezentacji

2

wstęp

bakteriofagi – budowa, charakterystyka

terapia fagowa

bakteriocyny – charakterystyka, zastosowanie

podsumowanie

bakteriofagi – charakterystyka• Grupa wirusów, dla których komórkami docelowymi są bakterie lub archeony.

• Przeważnie dany bakteriofag zdolny jest do infekcji tylko jednego gatunku (czasem szczepu) bakterii

• Taksonomia bakteriofagów opiera się na zasadach wprowadzonych przez Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów (ICTV). Podziału dokonano na podstawie następujących cech:• Rodzaj kwasu nukleinowego (DNA/ RNA)

• Struktura genomu (jedno- lub dwuniciowy kwas nukleinowy)

• Obecność lub brak lipoproteinowej osłonki

• Budowa cząstek fagowych

• Wyodrębniono 9 rodzin bakteriofagów, infekujących bakterie oraz 2 rodziny, infekujące archeony

• Bakteriofagi możemy spotkać praktycznie wszędzie, występują w glebie, wodach słodkich, słonych, gorących źródłach, produktach spożywczych pochodzenie zwierzęcego, miejskich ściekach…

3

bakteriofagi – budowa• Fagi zbudowane są z materiału genetycznego otoczonego białkami strukturalnymi, które tworzą

kapsyd o budowie helikalnej, izometrycznej lub złożonej

• Białka budują główkę, ogonek oraz inne elementy morfologiczne, których zadaniem jest ochrona genomu fagowego

• Genom jest nośnikiem informacji genetycznej: genów strukturalnych kodujących białka strukturalne, a także inne białka niezbędne do wytwarzania nowych cząstek fagowych

• Materiałem genetycznym fagów może być DNA lub RNA w postaci jednoniciowej lub dwuniciowej

4

bakteriofagi – enzymy lityczne• Lizyny stanowią grupę enzymów wytwarzanych podczas procesu infekcji bakteriofaga, potrzebnych

do trawienia ściany komórkowej bakterii, a tym samym uwolnienia potomnych cząstek wirusowych.

• Ze względu na fakt, iż lizyny rozkładają ściany komórkowe bakterii, same w sobie mogą być wykorzystane jako środki terapeutyczne do zwalczania bakterii chorobotwórczych

• Zalety:• Białko terapeutyczne

• Posiada konkretne cele w komórce bakteryjnej

• Może być wykorzystana zarówno w profilaktyce jak i leczeniu

• Wady:• Nie jest zdolna do samoreplikacji

• Jest białkiem, a zatem może ulec inaktywacji

5

bakteriofagi – zastosowanie• Terapia fagowa – leczenie infekcji bakteryjnych opornych na powszechnie stosowane antybiotyki, w

tym na wankomycynę, zwaną antybiotykiem ostatniej szansy

• Leczenie ran pooparzeniowych (koktajle bakteriofagowe)

• Odkażanie surowego mięsa i innych surowych produktów takich jak świeże owoce czy warzywa

• Dezynfekcja sprzętu i powierzchni mających styczność z żywnością

• Wykorzystywane jako naturalny środek konserwujący do łatwo psującej się żywności – przedłużenie okresu trwałości łatwo psujących się produktów spożywczych

• Wykrywanie czynników chorobotwórczych w żywności i artykułach żywnościowych

6

terapia fagowa• Ze względu na zagrożenie ze strony lekoopornych bakterii oraz pozytywne wyniki fagoterapii, wzrasta

zainteresowanie wykorzystaniem bakteriofagów do leczenia infekcji bakteryjnych

• Czynniki odróżniające bakteriofagi od antybiotyków:• Swoistość działania

• Samopowielanie się

• Brak efektów ubocznych

• Fagoterapia opiera się na wykorzystaniu fagów, które namnażają się we wrażliwej komórce bakteryjnej, prowadząc do jej całkowitej lizy oraz uwalnianiu nowo powstałych cząstek fagowych, zdolnych do atakowania kolejnych komórek bakteryjnych

• Efektywność terapii fagowej zależy m.in. od: szczepu bakterii będącej przyczyną infekcji, jej wrażliwości na swoiste fagi, siły litycznej bakteriofaga, stopnia koncentracji bakterii i faga, dostępności bakteriofaga do miejsca infekcji, rodzaju infekcji, czasu podania fagów oraz od prowadzonej równocześnie antybiotykoterapii.

7

bakteriocyny - charakterystyka• Substancje toksyczne o charakterze białkowym wytwarzane przez liczne bakterie Gram- oraz Gram+,

zdolne do zahamowania wzrostu organizmów pokrewnych, lub nawet do ich zabicia

• Wykazują właściwości antydrobnoustrojowe najczęściej w stosunku do blisko spokrewnionych gatunków bakterii, mogących zajmować tę samą niszę ekologiczną.

• Syntetyzowane są w rybosomach

• Od antybiotyków różni je bardziej "swoiste" działanie. Zwykle hamują one wzrost niewielkiej liczby gatunków, podczas gdy antybiotyki niszczą wiele grup bakterii

8

bakteriocyny - zastosowanie• Wykorzystywane jako naturalne konserwanty żywności - na chwilę obecną jedyną bakteriocyną

stosowaną w technologii żywności jest nizyna (stosowana w około 50 krajach, oznaczona jest jako E 234 – wykorzystywana jest przy produkcji serów dojrzewających, niektórych deserów, bitej śmietany)

• Rośnie zainteresowanie bakteriocynami produkowanymi przez bakterie kwasu mlekowego, do których należy większość bakterii probiotycznych, ze względu na możliwość wykorzystania ich antagonistycznych właściwości w stosunku do innych bakterii będących często patogenami powodującymi wiele poważnych chorób człowieka

• Istnieją doniesienia o stosowaniu bakteriocyn w leczeniu zakażeń wywołanych przez szczepy bakterii opornych na działanie antybiotyków, np. szczepy MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus aureus) czy VRE (vancomycin-resistant Enterococcus), wykazujące wrażliwość na działanie jednej z bakteriocyn: laktycyny

9

autor

10

Artur NowakowskiUniwersytet Warmińsko-Mazurski w OlsztynieWydział Nauk Medycznych, Kierunek Lekarski artur.nowakowski@lekarski.uwm.edu.pl