Bacteriofagen, ook wel fagen genoemd, zijn virussen die bacteriën infecteren. Wanneer een bacteriofaag een bacteriële cel infecteert, vinden er verschillende afzonderlijke gebeurtenissen plaats, die leiden tot de replicatie van de faag en de uiteindelijke lyse van de gastheercel. Hier is een overzicht van wat er gebeurt tijdens een bacteriofaaginfectie:

1. Bijlage :De eerste stap in het infectieproces is de hechting van de bacteriofaag aan het oppervlak van de bacteriecel. De bacteriofaag heeft specifieke hechtingseiwitten of -structuren die binden aan receptoren of liganden op de bacteriële celwand of membraan. Deze binding is zeer specifiek en elke bacteriofaag infecteert doorgaans alleen bepaalde bacteriestammen of -soorten.

2. Invoer :Zodra de bacteriofaag aan de bacteriecel is gehecht, moet deze de cel binnendringen om de infectie te initiëren. Dit kan via verschillende mechanismen gebeuren:

- Injectie :Sommige bacteriofagen hebben een naaldachtige structuur, de staartbuis genaamd, die de bacteriële celwand of het membraan binnendringt. Het DNA of het genetische materiaal van de faag wordt vervolgens via de staartbuis in het cytoplasma van de gastheercel geïnjecteerd.

- Omhulde fagen :Bepaalde bacteriofagen, zoals de lipide-bevattende omhulde fagen, versmelten hun buitenste envelop met het bacteriële celmembraan, waardoor het DNA van de faag vrijkomt in het cytoplasma van de gastheercel.

3. Replicatie :Na het binnendringen van de gastheercel wordt het genetische materiaal van de bacteriofaag, meestal dubbelstrengs DNA of enkelstrengs RNA, vrijgegeven uit de faageiwitmantel. Dit genetische materiaal dient als sjabloon voor replicatie met behulp van de machines van de gastheercel. Het faag-DNA of RNA wordt getranscribeerd en getranslateerd, wat resulteert in de productie van nieuwe faagcomponenten en enzymen.

4. Montage :Nieuwe faagdeeltjes worden samengesteld uit de gerepliceerde DNA- of RNA- en eiwitmantelcomponenten die in de gastheercel worden gesynthetiseerd. De structurele componenten assembleren zichzelf en omsluiten het nieuw gerepliceerde genetische materiaal om nieuwe faagdeeltjes te vormen.

5. Lyse :De laatste fase van de infectiecyclus is cellyse, wat het openbreken van de gastheercel is om de nieuw samengestelde faagdeeltjes vrij te geven. Dit kan gebeuren via twee primaire mechanismen:

- Lytische cyclus :In de lytische cyclus resulteert de bacteriofaaginfectie in de vernietiging van de gastheercel. De faag codeert voor enzymen die lysinen of endolysinen worden genoemd en die de bacteriële celwand of het membraan afbreken. Dit leidt tot cellyse, waardoor de faagdeeltjes van het nageslacht in de omgeving vrijkomen om nieuwe gastheercellen te infecteren.

- Lysogene cyclus :In sommige gevallen veroorzaakt de bacteriofaag niet onmiddellijk cellyse. In plaats daarvan integreert het zijn genetisch materiaal in het genoom van de gastheercel en wordt het een profaag. De profaag kan in de gastheercel inactief blijven en samen met het DNA van de gastheercel repliceren en doorgeven. Onder specifieke omstandigheden kan de profaag ertoe worden aangezet de lytische cyclus binnen te gaan en nieuwe faagdeeltjes te produceren, wat leidt tot cellyse.

Na het vrijkomen van nieuwe faagdeeltjes uit de gelyseerde gastheercel kunnen deze nageslachtfagen doorgaan met het infecteren van andere bacteriële cellen, waardoor de infectiecyclus wordt herhaald en mogelijk een wijdverspreide infectie binnen een bacteriële populatie wordt veroorzaakt.