How big is Bakteriofag?

Bakteriofag, czyli fag, to wirus zakażający bakterie, a jego nazwa pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „pożerać”. Obrazek w eksploratorze przedstawia fag o budowie takiej jak T4, wirus zakażający bakterię Escherichia coli. T4 ma około 260 nanometrów długości od czubka główki do końca ogonka. Nanometr to miliardowa część metra.

Rozmiar

Wirusy mają różne kształty, a fagi takie jak T4 mają kształt, który biolodzy nazywają złożonym. Mają główkę, w której mieści się DNA wirusa, ogonek oraz włókna, którymi przyczepiają się do bakterii. T4 od dawna służy jako model do badania, jak działają wirusy i komórki, i został zmierzony z dużą dokładnością.

Główka T4 to wydłużona bryła o 20 ścianach, ma 120 nanometrów długości i 86 nanometrów szerokości. Mieści jedną cząsteczkę DNA o długości około 171 000 par zasad, przy czym para zasad to jeden szczebel drabiny DNA. Ogonek pod główką ma około 140 nanometrów długości. Zewnętrzna pochewka ogonka ma 92,5 nanometra długości i 24 nanometry szerokości, a kończy się sześcioboczną płytką podstawową o szerokości około 52 nanometrów.

Sześć długich włókien ogonka, każde zgięte w stawie, rozchodzi się od płytki podstawowej jak nogi. Każde włókno ma około 144–160 nanometrów długości, czyli jest nieco dłuższe niż sam ogonek.

Porównania rozmiarów

Bakteria E. coli, którą zakaża T4, ma około 2 mikrometrów długości i 1 mikrometr szerokości, więc jest około ośmiokrotnie dłuższa niż T4. Mikrometr to tysięczna część milimetra.
Gdyby T4 powiększyć do rozmiarów osoby o wzroście 1,7 metra, komórka E. coli miałaby około 13 metrów długości i 6,5 metra szerokości.
Około 300–400 fagów T4 ułożonych jeden za drugim zajęłoby szerokość ludzkiego włosa, która wynosi 80–100 mikrometrów.
Główka T4 ma mniej niż połowę szerokości najdrobniejszego szczegółu, jaki może pokazać zwykły mikroskop świetlny, czyli około 200 nanometrów. Jest to granica mikroskopów optycznych. Fagi fotografuje się natomiast w mikroskopach elektronowych.
T4 ma długość około 1,8 raza większą niż szerokość cząstki HIV. Cząstka Mimivirusa ma około 750 nanometrów średnicy, czyli niemal trzy razy tyle, ile wynosi długość T4.

Jak fag zakaża bakterię

Fag najpierw przyczepia się do określonych cząsteczek na powierzchni bakterii. Większość fagów zakaża tylko jeden gatunek bakterii, a nawet tylko jeden szczep. Pochewka ogonka T4 kurczy się wtedy i działa jak igła do zastrzyków, wstrzykując DNA wirusa przez ścianę komórkową. Główka i reszta faga zostają na zewnątrz.

W środku geny faga przejmują kontrolę nad komórką, która zaczyna wytwarzać części nowych fagów. Nowe fagi są składane, a komórka pęka i uwalnia je, by mogły zakażać inne komórki. Jedna zakażona komórka uwalnia około 100–300 fagów takich jak T4.

Fagi jako lek

Ponieważ każdy fag atakuje tylko określone bakterie, lekarze mogą wykorzystywać fagi do leczenia zakażeń bakteryjnych. Nazywa się to fagoterapią. Fagi odkryto na początku XX wieku. Późniejsze odkrycie penicyliny i innych antybiotyków sprawiło, że większość krajów porzuciła fagoterapię, ale dawny Związek Radziecki i kilka krajów Europy Wschodniej nadal ją stosowały.

Fagi mają jedną przewagę nad antybiotykami: zabijają tylko te bakterie, które atakują, podczas gdy antybiotyki zabijają także pożyteczne bakterie w organizmie. Podręcznik mikrobiologii z 2016 roku opisuje zainteresowanie fagoterapią jako ponownie rosnące, ponieważ coraz więcej bakterii jest opornych na antybiotyki.