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Evolutive Methoden

Die Bakteriophagen

Unter Bakteriophagen oder Phagen versteht man Viren, die Bakterien infizieren können.

Es gibt etliche filamentöse Phagen, die Gram-negative Bakterien wie Escherichia coli infizieren können. Ihre DNA liegt einzelsträngig vor und ist ringförmig aufgebaut. Besonders gut charakterisiert sind die Phagen M13, f1 und fd. Sie benötigen das Fertilitätsplasmid (F-Plasmid) des Bakteriums für die Infektion und werden als Phagen des Ff-Typs bezeichnet. Das Phagengenom codiert für elf Proteine, welche für die DNA-Replikation, die Bindung an die einzelsträngige DNA und das Zusammenbauen des Phagen zuständig sind oder die Hüllproteine selbst repräsentieren.

Infiziert ein Ff-Phage E. coli, bindet er mit einer Spitze an den F-Pilus, eine vom F-Plasmid codierte fadenförmige Ausstülpung, die für den Austausch von DNA unter den Bakterien (bzw. für den Zell-Zell-Kontakt) notwendig ist. Der Pilus wird abgebaut und der Phage dann zur Bakterienmembran gebracht. In diese Membran werden die Phagenhüllproteine integriert und die DNA des Phagen ins Cytoplasma eingeschleust. Mit Hilfe bakterieller Enzyme wird der DNA-Strang verdoppelt, repliziert und auf diese Weise die Virusproduktion gestartet. Virale Hüllproteine, die durch das bakterielle Translationssystem gebildet werden, werden in die Bakterienmembran eingebaut und zusammen mit der viralen DNA zu neuen Phagen zusammengefügt. Die infizierten Bakterien verringern ihre Generationsrate um 50 Prozent und können pro Phagengeneration 100-200 Phagen, in der ersten Generation sogar 1.000 Phagen produzieren.

Da die Größe des Phagengenoms die Replikation nicht beeinflusst, dienen Ff-Phagen schon lange als Werkzeuge in der Molekularbiologie, mit deren Hilfe mehrere Tausend Nucleotide via Phagengenom ins Bakterium eingebracht werden können.

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