In vivo hebben bacteriën verschillende mechanismen ontwikkeld om bacteriofagen te omzeilen, waardoor hun overleving ondanks voortdurende virale aanvallen wordt gewaarborgd. Deze mechanismen omvatten:

Restrictie-modificatiesystemen:Bacteriën gebruiken restrictie-enzymen die DNA-sequenties herkennen en splitsen die specifiek zijn voor binnendringende fagen. Tegelijkertijd wordt het DNA van de gastheer beschermd door specifieke nucleotiden te methyleren, waardoor het immuun wordt voor splitsing.

CRISPR-Cas-systemen:Bacteriën kunnen immuniteit verwerven tegen specifieke fagen via het CRISPR-Cas adaptieve immuunsysteem. CRISPR-arrays bevatten korte sequenties afgeleid van eerdere faaginfecties, die Cas-eiwitten begeleiden om binnendringend faag-DNA te herkennen en te splitsen.

Mislukte infectie:Sommige bacteriën maken gebruik van mislukte infectiemechanismen die de virale replicatie in een vroeg stadium stoppen, wat leidt tot de dood van de geïnfecteerde cel en het vrijkomen van nageslachtfagen voorkomt.

Genoomherschikkingen:Bacteriële genomen kunnen uitgebreide herschikkingen ondergaan, zoals inversies of deleties, waardoor cruciale faagaanhechtingsplaatsen of essentiële genen die nodig zijn voor virale replicatie, veranderen.

Anti-CRISPR-eiwitten:Bacteriofagen kunnen zelf anti-CRISPR-eiwitten produceren die de functie van CRISPR-Cas-systemen remmen, waardoor ze de gastheer met succes kunnen infecteren.

Door de gastheer geïnduceerde mutaties:Bacteriën kunnen snel mutaties verwerven die de faagreceptorplaatsen op hun celoppervlak veranderen, waardoor ze resistent worden tegen infectie door specifieke fagen.

Biofilmvorming:Bepaalde bacteriën kunnen beschermende biofilms vormen die de bacteriële cellen omsluiten in een matrix van extracellulair materiaal, waardoor ze worden beschermd tegen faaginfectie.

Profaagintegratie:Bacteriofagen kunnen hun genomen als profagen in het chromosoom van de gastheer integreren. In deze toestand worden ze inactief en repliceren ze niet langer, waardoor vernietiging door andere fagen wordt vermeden.

De effectiviteit van deze afweermechanismen varieert tussen bacteriesoorten en hangt af van de specifieke faag-gastheer-interacties. Bovendien evolueren bacteriofagen voortdurend en kunnen ze de verdediging van de gastheer overwinnen, wat leidt tot een voortdurende wapenwedloop tussen bacteriën en hun virale roofdieren.