Bakteriophage
Bakteriophagen (von griech. 'da phagos' der Fresser, kurz Phagen genannt) sind Viren, die Bakterienzellen befallen, um sich zu vermehren. Sie wurden unabhängig von einander von Frederick Twort 1915 und Félix D'Herelle 1917 entdeckt.Sie bestehen aus einer Schutzhülle aus Proteinmolekülen (Capsid) und enthalten DNA (oder RNA) mit mehreren Genen. Baktriophagen können als Vektoren oder Genschleusen genutzt werden, d.h. sie sind in der Lage, Gene und DNA-Abschnitte in Bakterienzellen einzubringen und zu integrieren.
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Weil Bakteriophagen keinen eigenen Stoffwechsel besitzen, benötigen sie eine Wirtszelle, die sie für ihre Zwecke umprogrammieren:
Vermehrung von Bakteriophagen
Der Phage heftet sich also außen an das Bakterium an und schleust seine Erbinformation in die Zelle ein. Innerhalb der Zelle kommt es zu einer Vermehrung der Erbinformation des Phagen, wodurch Proteinbausteine für den Phagen in der Zelle produziert werden. Aus diesen setzen sich neue Phagen zusammen und werden freigesetzt (= Lytischer Zyklus, was meist den Tod der Bakterienzelle bedeutet)
Lytische Phagen zerstören (lysieren) nach Befall die Wirtszelle. Lysogene oder temperente Phagen bauen ihre Erbinformation in die Wirts-DNA ein, diese bleibt aber inaktiv (Prophage). Dadurch werden keine neuen Phagen gebildet, die Phagen-DNA wird normal in Teilungszyklus des Bakteriums vermehrt. Durch Stress (z.B. Hitze) wird die Phagen-DNA aus der Bakterien-DNA ausgeschnitten und der lytische Zellzyklus setzt ein. Ein wichtiger Bakteriophage ist der Lambda-Phage (λ-Phage).
Medizinische Anwendung
Da die befallenen Bakterien getötet werden, wird der Einsatz von Bakteriophagen als Ersatz für Antibiotika erforscht. Als vorteilhaft erweist sich dabei, dass Bakteriophagen meistens nur auf bestimmte Bakterienarten ansprechen, daher also der Krankheitserreger direkt bekämpft werden kann und die übrigen Bakterien im Körper unangetastet bleiben; sie sollten also im Gegensatz zu Antibiotika gut verträglich sein; der Beweis steht jedoch noch aus.
Bereits 1916 wurde diese Anwendung der Phagen von Felix d'Herelle entdeckt. Er gründete 1934 in Georgien das Eliava-Institut für Phagenforschung. Dort wurde die Forschung bis heute weitergetrieben. Die Behandlung mit Bakteriophagen kam jedoch mit dem Erfolg der Antibiotika aus der Mode. Heute wird diese Technik wiederentdeckt, da die Verbreitung von Resistenzen den Wert der Chemikalien mindert.