Istilah bakteriofage berasal dari kata
“bacteria” yaitu bakteri dan "phagein" yang berarti "makan"
atau "menggigit". Sebagian besar penelitian dilakukan pada fage yang
menyerang E. coli, terutama fage-T dan fage lamda.
Seperti kebanyakan virus, bakteriofage biasanya
hanya membawa informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi asam nukleat
dan sintesis protein mantel mereka. Ketika fage menginfeksi sel inang mereka,
pekerjaan yang dilakukannya adalah untuk meniru asam nukleat dan untuk
menghasilkan selubung protein pelindung mereka. Namun, mereka tidak bisa melakukannya sendirian.
Mereka membutuhkan prekursor, pembangkit energi dan ribosom yang dipasok oleh
sel inang bakteri mereka.
Sel bakteri dapat mengalami salah satu dari dua
jenis infeksi oleh virus, yaitu infeksi litik dan infeksi lisogenik. Pada E.
coli, infeksi litik disebabkan oleh fage kelompok ketujuh yang dikenal sebagai
fage- T, sementara infeksi lisogenik disebabkan oleh fage lamda.
Infeksi
Litik
Fage-T, T1 melalui T7, disebut sebagai fage
litik karena mereka selalu menyebabkan lisis dan kematian sel inang mereka,
bakteri E. coli. Fage-T mengandung “double-stranded DNA” sebagai materi genetik
mereka. Selain mantel protein atau kapsid (juga disebut sebagai
"kepala"), T-fage juga memiliki ekor dan beberapa struktur terkait.
Sebuah diagram dan mikrograf elektron bakteriofage T4 ditampilkan di bawah.
Ekor mencakup inti, selubung ekor, pelat dasar, pin ekor, dan serat ekor, yang
semuanya terdiri dari protein yang berbeda. Ekor dan struktur terkait
bakteriofage umumnya terlibat dalam penempelan fage dan mengamankan masuknya
asam nukleat virus ke dalam sel inang.
Gambar
1. Kiri. Mikrograf elektron bakteriofage T4. Kanan. Model fage T4. Fage ini
memiliki genom “double-stranded DNA” linear yang terkandung dalam sebuah kepala
icosahedral. Ekor terdiri dari “hollow core” di mana DNA disuntikkan ke dalam
sel inang. Serat ekor berkaitan dengan reseptor spesifik pada permukaan sel
bakteri inang.
Sebelum
infeksi virus, sel terlibat dalam replikasi DNA sendiri dan transkripsi dan
translasi informasi genetik sendiri untuk melakukan biosintesis, pertumbuhan
dan pembelahan sel. Setelah infeksi, DNA virus mengambil alih mesin dari sel
inang dan menggunakannya untuk menghasilkan asam nukleat dan protein yang
dibutuhkan untuk produksi partikel virus baru. DNA virus menggantikan DNA sel
inang sebagai cetakan untuk replikasi keduanya (untuk menghasilkan lebih banyak
DNA virus) dan transkripsi (untuk menghasilkan mRNA virus). MRNA virus kemudian
diterjemahkan menggunakan ribosom, tRNA dan asam amino sel inang menjadi
protein virus (seperti protein mantel atau ekor). Proses replikasi DNA,
sintesis protein, dan perakitan virus adalah peristiwa terkoordinasi. Proses
keseluruhan dari infeksi litik yang digambarkan di gambar di bawah ini.
Gambar
2.Siklus Litik Bakteriofage T4.
Pembahasan
langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
Langkah
pertama dalam replikasi dari fage dalam sel inangnya disebut adsorpsi. Partikel
fage mengenali situs kimia pelengkap pada permukaan bakteri, kemudian ekornya
melekat ke situs tersebut.
Setelah
adsorpsi, fage menyuntikkan DNA ke dalam sel bakteri. Proses ini disebut
penetrasi dan mungkin terjadi secara mekanis dan juga enzimatis. Paket fage T4
terdapat sedikit lisozim di pangkal ekor dari infeksi sebelumnya dan kemudian
menggunakan lisozim untuk merusak sebagian dari dinding sel bakteri untuk
pemasangan inti ekor. DNA disuntikkan ke dalam periplasma bakteri, umumnya
tidak diketahui bagaimana DNA menembus membran. Proses adsorpsi dan penetrasi
diilustrasikan di bawah ini:
Gambar
4. Siklus lisogenik dari fage lamda
Virus
lisogenik biasanya tidak membunuh sel bakteri yang mereka infeksi. Kromosom
mereka menjadi terintegrasi ke dalam bagian tertentu dari kromosom sel inang.
DNA fage yang sedang terintegrasi
seperti itu disebut profage dan bakteri inang dikatakan terlisogenik.
Dalam keadaan profage semua gen fage ditekan, kecuali satu. Tak satu pun dari
protein awal atau protein struktural
terbentuk.
Gen
fage yang diekspresikan adalah gen yang penting karena mengkodekan untuk
sintesis molekul represor yang mencegah terjadinya sintesis enzim fage dan
protein yang dibutuhkan untuk siklus litik. Jika sintesis represor molekul
berhenti atau jika represor menjadi tidak aktif, sebuah enzim yang dikodekan
oleh profage melepas DNA virus dari kromosom bakteri. DNA virus yang keluar
(genom fage) tersebut sekarang dapat berperilaku seperti virus litik, yaitu
untuk menghasilkan partikel virus baru dan akhirnya terjadi lisis sel inang
(seperti terlihat pada diagram di atas).
Pelepasan
DNA fage dari DNA bakteri spontan merupakan peristiwa langka yang terjadi
sekitar satu dalam 10.000 bakteri terlisogenik, tapi hal ini menjamin
pembentukan fage-fage baru yang dapat dilanjutkan untuk menginfeksi sel
lainnya.
Biasanya
sulit untuk mengenali bakteri lisogenik karena sel bakteri terlisogenik dan
bakteri normal tampak identik. Namun dalam beberapa situasi, profage bakteri
lisogenik memperlihatkan karakteristik baru (fenotipe baru) yang tidak
ditampilkan oleh sel normal. Fenomena ini disebut konversi lisogenik. Konversi
lisogenik memiliki beberapa manifestasi menarik pada bakteri patogen dimana
meraka hanya mengeluarkan penentu virulensi tertentu ketika mereka berada dalam
keadaan terlisogenik. Oleh karena itu, Corynebacterium diphtheriae hanya dapat
menghasilkan racun yang bertanggung jawab untuk penyakit jika membawa virus
lisogenik yang disebut fage beta. Juga hanya Streptococci terlisogenik menghasilkan toksin erythrogenic (eksotoksin
pirogenik) yang menyebabkan ruam kulit pada demam berdarah. Beberapa racun
Clostridium botulinum disintesis hanya pada strain terlisogeniknya.
Fenomena
yang mirip dengan konversi lisogenik terjadi dalam hubungan antara virus tumor
hewan dan sel inangnya. Dalam kedua kasus, DNA virus dimasukkan ke dalam genom
sel inang dan ada perubahan pada fenotipe sel. Beberapa kanker manusia dapat
disebabkan oleh virus yang melisogeni DNA sel manusia yang mekanismenya seperti
lisogeni pada bakteri.Source: http://textbookofbacteriology.net/phage.html
No comments:
Post a Comment