Siklus lisogenik adalah – Konsep dan arti

Siklus lisogenik, kadang-kadang disebut sebagai infeksi sedang atau non-virulen, tidak membunuh sel inang, sebaliknya menggunakannya sebagai tempat berlindung di mana ia berada dalam keadaan tidak aktif.

Setelah injeksi DNA fag ke dalam sel inang, ia mengintegrasikan dirinya ke dalam genom inang, dengan bantuan integrase yang disandikan fag, di mana ia kemudian disebut sebagai profag.

Genom profag kemudian direplikasi secara pasif bersama dengan genom inang ketika sel inang membelah selama itu tetap di sana dan tidak membentuk protein yang diperlukan untuk menghasilkan keturunan. Karena genom fag umumnya relatif kecil, inang bakteri biasanya relatif tidak terluka oleh proses ini.

Pengertian Siklus lisogenik:

Siklus lisogenik adalah metode di mana virus dapat mereplikasi DNA-nya menggunakan sel inang. Biasanya, virus dapat mengalami dua jenis replikasi DNA: siklus lisogenik atau siklus litik.

Dalam siklus lisogenik, DNA hanya direplikasi, tidak diterjemahkan menjadi protein. Dalam siklus litik, DNA dikalikan berkali-kali dan protein terbentuk menggunakan proses yang dicuri dari bakteri. Sementara siklus lisogenik kadang-kadang dapat terjadi pada eukariota, prokariota atau bakteri adalah contoh yang jauh lebih dipahami.

Lisogenik Pada Bakteri

Bakteriofag, atau virus bakteri, menyuntikkan DNA-nya ke dalam bakteri. DNA kemudian direplikasi ketika bakteri mengalami pembelahan sel. Karena semua DNA terbuat dari molekul basa yang sama, dan DNA virus tidak terkecuali, reaksi kimia yang sama yang mereplikasi DNA bakteri dapat mereplikasi DNA virus.

Karena proses ini sudah terjadi pada bakteri, siklus lisogenik dapat dianggap sebagai virus yang menumpang pada upaya yang sudah dilakukan oleh bakteri. Biasanya, bakteri tidak terluka oleh proses ini karena jumlah DNA virus yang dihasilkan kecil, dan mesin bakteri belum dibajak oleh virus, seperti dalam siklus litik.

Dengan cara ini, tanpa usaha sendiri, virus dapat mereplikasi DNA-nya melalui siklus lisogenik, atau replikasi terus-menerus DNA virus melalui pembelahan bakteri. Ketika kondisinya benar, DNA virus akan menjalani induksi dan DNA akan beralih ke siklus litik, di mana DNA secara aktif ditranskripsi dan diterjemahkan ke dalam cangkang protein yang dapat menyimpan DNA virus di luar sel.

Pada titik tertentu, bakteri yang terinfeksi akan penuh dengan virus, masing-masing dikemas dalam protein kapsid virus. Sel akan melisiskan, atau meledak, dan virus akan dilepaskan ke lingkungan, dapat menginfeksi bakteri lain.

Setelah kapsid baru, yang mengandung DNA virus, menemukan jalannya ke bakteri, proses dimulai kembali. Jika kondisinya tidak lagi tepat untuk siklus litik, siklus lisogenik berlanjut. Tidak ada kapsid yang diproduksi, tetapi DNA direplikasi saat bakteri mengalami replikasi.

siklus lisogenik
Gambar tahap-tahap siklus lisogenik bakteriofag.

Bagi pengamat, virus itu akan tampak tidak aktif, atau bakteri itu akan terlihat tidak terinfeksi. Cukup mereplikasi DNA dalam siklus lisogenik tidak cukup untuk membunuh atau merusak bakteri. Dengan cara ini, terlihat sehat. Setelah kondisi menjadi menguntungkan bagi virus untuk meninggalkan bakteri, itu akan keluar dari siklus lisogenik dan memasuki siklus litik.

Tahapan Siklus Lisogenik:

  • Virus bakteriofag menginfeksi bakteri dengan menyuntikkan DNA ke dalam sitoplasma bakteri, atau ruang cair di dalam dinding sel.
  • DNA virus dibaca dan direplikasi oleh protein bakteri yang sama yang mereplikasi DNA bakteri.
  • DNA virus dapat terus menggunakan mesin bakteri untuk bereplikasi, atau dapat beralih ke siklus litik. Jika DNA virus tetap dalam siklus lisogenik, satu salinan, atau beberapa salinan, dari DNA ada di banyak bakteri. Dalam siklus lisogenik, DNA hanya akan direplikasi ketika bakteri mereplikasi DNA mereka sendiri.
  • Akhirnya, DNA virus akan beralih ke siklus litik, di mana mekanisme bakteri digunakan untuk menghasilkan banyak DNA dan banyak kapsid, atau penutup protein, untuk DNA.
  • Kapsid ini dilepaskan ke lingkungan, menginfeksi bakteri baru, dan siklus lisogenik dapat mulai lagi. Jika bakteri lemah atau sekarat, virus dapat masuk langsung ke dalam siklus litik, untuk menghindari kematian dengan bakteri.

Pengertian Siklus litik

Dalam siklus litik, kadang-kadang disebut sebagai infeksi mematikan, fag yang menginfeksi akhirnya membunuh sel inang untuk menghasilkan banyak keturunan mereka sendiri. Segera setelah injeksi ke dalam sel inang, genom fag mensintesis protein awal yang memecah DNA inang, memungkinkan fag untuk mengendalikan mesin seluler.

Fag kemudian menggunakan sel inang untuk mensintesis protein yang tersisa yang dibutuhkan untuk membangun partikel fag baru. Kepala dan selubung dirakit secara terpisah, bahan genetik baru dikemas ke dalam kepala dan partikel fag putri baru dibangun. Selama proses ini, sel-sel inang secara bertahap menjadi lemah oleh enzim fag dan akhirnya meledak, melepaskan rata-rata 100-200 keturunan fag baru ke lingkungan sekitarnya.

Transisi dari lisogenik ke litik

Jika bakteri yang mengandung profage terkena stresor, seperti sinar UV, kondisi gizi rendah, atau bahan kimia seperti mitomycin C, profage dapat secara spontan mengekstraksi diri dari genom inang dan memasuki siklus litik dalam proses yang disebut induksi.

Namun, proses ini tidak sempurna dan profag kadang-kadang dapat meninggalkan bagian-bagian dari DNA mereka di belakang atau mengambil bagian-bagian dari DNA inang bersama mereka ketika mereka diedarkan kembali.

Jika mereka kemudian menginfeksi sel inang baru, mereka dapat mengangkut gen bakteri dari satu galur ke galur lain dalam proses yang disebut transduksi. Ini adalah salah satu metode dimana gen resistensi antibiotik, toksin dan gen penyandi superantigen dan sifat virulensi lainnya dapat menyebar melalui populasi bakteri.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa transisi antara infeksi litik dan lisogenik juga tergantung pada banyaknya fag di suatu daerah karena mereka mampu menghasilkan dan merasakan peptida kecil dalam suatu proses yang mirip dengan quorum sensing.

Kekebalan bakteri terhadap infeksi fag

Tidak semua bakteri tidak berdaya melawan serangan fag, memiliki “sistem kekebalan” yang memungkinkan mereka melawan. CRISPR-Cas, yang sekarang identik dengan modifikasi genetik, pertama kali diusulkan sebagai bakteri “sistem imun adaptif” oleh Francisco Mojica dan secara independen oleh kelompok dari Université Paris-Sud6 pada tahun 2005.

Lokus CRISPR adalah serangkaian urutan pendek yang diulang dipisahkan oleh spacer dengan urutan unik. Urutan spacer ini ditemukan memiliki homologi dengan DNA virus dan plasmid, termasuk fag.

Ketika diserang oleh fag yang sebelumnya tidak ditemukan, spacer baru ditambahkan di satu sisi CRISPR, menjadikan CRISPR sebagai catatan kronologis dari fag yang telah ditemui oleh sel dan leluhurnya. Menanggapi invasi fag, urutan CRISPR ditranskripsi dan, dalam kemitraan dengan protein Cas, menargetkan dan menghancurkan urutan fag yang homolog dengan urutan spacer.

Fag sebagai alat biologi genetik dan molekuler

Fag Lambda, awalnya diisolasi dari Escherichia coli, adalah salah satu fag yang paling baik dipelajari dan membentuk dasar banyak alat genetik. Bahkan telah dikatakan bahwa penggunaan fag sebagai alat akhirnya mengarah pada pengembangan biologi molekuler sebagai suatu disiplin.

Pada 1950-an, kemampuan fag untuk bergabung kembali dengan DNA inang pertama kali dieksploitasi untuk memanipulasi genom spesies Salmonella sehingga proses transduksi lahir8. Sejak itu, telah digunakan sebagai kendaraan untuk memindahkan materi genetik antara banyak organisme, termasuk manipulasi gen jamur9 dan bahkan gen manusia.

Berkat fag yang rendah hati, insulin manusia pertama kali diproduksi dengan aman dan murah. Ini juga telah membuka aplikasi dalam penyaringan throughput tinggi klon, pengembangan bahan nano10, pengobatan antibakteri untuk makanan, sebagai alat diagnostik dan penemuan obat dan sistem pengiriman11.

Fag ϕX174 menjadi pionir yang tidak disadari pada tahun 1977 ketika ia adalah organisme pertama yang memiliki seluruh urutan nukleotida yang ditentukan berkat Fred Sanger dan kolega12.

Terapi fag

Sebelum penemuan antibiotik oleh Alexander Fleming pada tahun 1928, phage sedang dieksplorasi sebagai metode untuk mengobati infeksi bakteri. Di era pasca-antibiotik, aktivitas spektrum luas yang nyaman dari perawatan antibiotik berarti bahwa dalam sebagian besar penelitian organisasi tentang terapi fag ditinggalkan.

Namun, di banyak negara-negara bekas Soviet di mana ada kekurangan antibiotik Barat, penelitian terapi fag berlanjut melalui kebutuhan. Dengan meningkatnya masalah resistensi antibiotik global, telah terjadi kebangkitan dalam bidang terapi fag dalam beberapa tahun terakhir.

Sementara fag mampu menginfeksi dan menghancurkan bakteri dan telah berhasil digunakan untuk mengobati infeksi yang mengancam jiwa13, spesies mereka dan bahkan strain spesifisitas dan potensi kekebalan beberapa bakteri yang sudah ada berarti menargetkan perawatan fag saat ini bukan proses yang sepele dan harus disesuaikan dengan infeksi individu. Ini membuatnya mahal dan panjang. Akibatnya, saat ini merupakan upaya terakhir dan masih banyak pekerjaan yang diperlukan dalam bidang ini.

Related Posts