A - Prophage ist ein Bakteriophagen - Genoms (oft abgekürzt „Phage“) eingeführt und in die kreisförmigen bakterielle DNA oder Chromosomen existiert als extrachromosomales Plasmid . Es ist eine latente Form von Phagen, bei der virale Gene in den Bakterien vorhanden sind, ohne die Bakterienzelle zu zerstören . Pro bedeutet vor , daher bedeutet Prophage das Stadium eines Virus in Form eines Genoms, das in die DNA des Wirts eingefügt wird, bevor es im Wirt aktiviert wird.
Propheten sind in der Lage, eine Vielzahl von Dingen innerhalb ihrer jeweiligen Bakterienstämme zu tun. Prophagen können das Virulenzpotential von Bakterienstämmen bei Menschen und Pflanzenpathogenen sowie die Überlebensfähigkeit von Bakterien in rauen Umgebungen erhöhen. Dies hat es Krankheitserregern ermöglicht, sich in einer Vielzahl von Umgebungen anzupassen und zu gedeihen. Einige anaerobe Krankheitserreger wie Clostridium perfringens und Clostridium difficile besiedeln den Darm und können an Orten mit großen Sauerstoffmengen über lange Zeiträume nicht überleben. Wieder andere können wie B. anthracis im Boden leben , während Krankheitserreger wie C. difficile sogar in sehr sterilen Krankenhausumgebungen überleben können. Prophagen können diesen Bakterien sowohl Resistenzmechanismen als auch metabolische Vorteile bieten, die der Wirtszelle die besten Überlebenschancen bieten und manchmal sogar das Bakteriengenom vollständig verändern.
Prophagen sind wichtige Erreger des horizontalen Gentransfers und werden als Teil des Mobiloms angesehen. Alle bakteriellen Virusfamilien mit zirkulären DNA-Genomen (einzelsträngig oder doppelsträngig) oder die Reproduktion ihrer Genome durch einen zirkulären Intermediär (z. B. Caudovirales) haben gemäßigte Mitglieder.
Wenn eine Schädigung des Chromosoms der Wirtszelle durch UV-Licht oder bestimmte Chemikalien festgestellt wird, wird der Prophage in einem als Prophageninduktion bezeichneten Prozess aus dem Bakterienchromosom herausgeschnitten.
Nach der Induktion beginnt die Virusreplikation über den Lysezyklus . In diesem Lysezyklus benötigt das Virus die Fortpflanzungsmaschinerie der Zelle. Die Zelle kann sich mit neuen Viren füllen, bis sie lysiert (oder platzt), oder sie kann im Rahmen eines umgekehrten endozytotischen Prozesses nacheinander neue Viren freisetzen. Die Zeitspanne von der Infektion bis zur Lyse wird als Latenzzeit bezeichnet. Ein Virus in einem Lysezyklus wird als virulentes Virus bezeichnet .
Eine zygotische Induktion tritt auf, wenn eine Bakterienzelle, die DNA von einem Bakterienvirus trägt, ihre eigene DNA zusammen mit der viralen DNA (Prophage) in eine neue Wirtszelle überträgt.
Vor dem Eintritt in die Zelle wird die virale DNA der Bakterienzelle durch ein vom Prophagen codiertes Repressorprotein in einen passiven Zustand gebracht . Beim Transfer von DNA von der Bakterienzelle in die Wirtszelle ist dieses Repressorprotein nicht mehr vorhanden, und die ursprüngliche DNA der Bakterienzelle wird dann in der Wirtszelle aktiviert. Dieser Mechanismus führt letztendlich zur Freisetzung des Virus, wenn sich die Wirtszelle teilt und sich die virale DNA ausbreiten kann. Dies hat zur Folge, dass die Wirtszelle zusammenbricht.
Dieser neue Befund lieferte wichtige Informationen zur bakteriellen Konjugation und trug zum Modell der frühen Unterdrückung der Genregulation bei, das eine Erklärung dafür lieferte, wie die Gene des lac-Operons und des Bakteriophagen λ herunterreguliert werden.
Prophagen können Forschern viel über die Beziehung zwischen einem Bakterium und einem Wirt erzählen. Durch den Vergleich der Aktivität ihres Trägers mit der von weniger pathogenen Bakterien können Forscher nachweisen, ob Prophagen zum Überlebenswert des Wirts beitragen oder nicht. Die Genomik des Prophagen kann zu ökologischen Anpassungen der Beziehungen zwischen Bakterien führen.
Ein weiteres wichtiges Interessensgebiet ist die Kontrolle der Expression von Prophagengenen, wobei viele lysogene Konversionsgene ( Genkonversion ) streng reguliert werden. Dieser Prozess ist in der Lage, nicht pathogene Bakterien in pathogene Bakterien umzuwandeln, die jetzt schädliche Toxine wie bei Staphylokokkeninfektionen produzieren können.
Da die spezifischen Mechanismen des Prophagen noch nicht detailliert sind, könnte diese Forschung die Verwendung dieses Werkzeugs für zukünftige Forschungen ermöglichen.