How big is Bakteriofaag?

Bakteriofaag ehk faag on viirus, mis nakatab baktereid, ja selle nimi pärineb kreeka sõnast, mis tähendab „õgima“. Sellel saidil olev pilt näitab T4-taolist faagi; T4 on viirus, mis nakatab bakterit Escherichia coli. T4 on pea ülaosast saba alaotsani umbes 260 nanomeetrit pikk. Nanomeeter on meetri miljardik.

Suurus

Viirustel on mitu erinevat kuju ning T4-taolistel faagidel on kuju, mida bioloogid nimetavad keerukaks. Neil on viiruse DNA-d sisaldav pea, saba ja kiud, millega nad bakterile kinnituvad. T4 on pikka aega olnud mudel, mille abil uuritakse, kuidas viirused ja rakud toimivad, ning seda on mõõdetud väga täpselt.

T4 pea on väljavenitatud kahekümnetahukas, 120 nanomeetrit pikk ja 86 nanomeetrit lai. Peas on üks DNA molekul, mis on umbes 171 000 aluspaari pikk; aluspaar on DNA redeli üks pulk. Pea all olev saba on umbes 140 nanomeetrit pikk. Saba väliskest on 92,5 nanomeetrit pikk ja 24 nanomeetrit lai ning lõpeb kuusnurkse alusplaadiga, mille läbimõõt on umbes 52 nanomeetrit.

Alusplaadilt hargneb jalgade kombel laiali kuus pikka sabakiudu, millest igaüks on liigendist painutatud. Iga kiud on umbes 144–160 nanomeetrit pikk, veidi pikem kui saba ise.

Suuruste võrdlused

Bakter E. coli, mida T4 nakatab, on umbes 2 mikromeetrit pikk ja 1 mikromeeter lai, seega on see umbes kaheksa korda pikem kui T4. Mikromeeter on millimeetri tuhandik.
Kui T4 oleks suurendatud 1,7 meetri pikkuse inimese kõrguseks, oleks E. coli rakk umbes 13 meetrit pikk ja 6,5 meetrit lai.
Umbes 300–400 T4 faagi, otsakuti ritta pandud, ulatuksid inimese juuksekarva laiuseni, mis on 80–100 mikromeetrit.
T4 pea laius on alla poole peenimast detailist, mida tavaline valgusmikroskoop suudab näidata, umbes 200 nanomeetrit, mis on optiliste mikroskoopide piir. Faage pildistatakse hoopis elektronmikroskoopidega.
T4 on umbes 1,8 korda pikem kui HIV-osakese laius. Mimiviiruse osake, mille läbimõõt on umbes 750 nanomeetrit, on peaaegu kolm korda T4 pikkune.

Kuidas faag bakterit nakatab

Faag kinnitub esmalt bakteri pinnal olevatele kindlatele molekulidele. Enamik faage suudab nakatada vaid üht bakteriliiki või isegi vaid üht tüve. Seejärel T4 saba ümbris tõmbub kokku ja toimib nagu süstlanõel, süstides viiruse DNA läbi rakuseina. Pea ja ülejäänud faag jäävad väljapoole.

Raku sees võtavad faagi geenid raku üle ning rakk hakkab valmistama uute faagide osi. Uued faagid pannakse kokku ja rakk lõhkeb, vabastades need teisi rakke nakatama. Üks nakatunud rakk vabastab umbes 100–300 T4-taolist faagi.

Faagid ravimina

Kuna iga faag ründab vaid kindlaid baktereid, saavad arstid kasutada faage bakteriaalsete infektsioonide raviks. Seda nimetatakse faagiraviks. Faagid avastati 20. sajandi alguses. Penitsilliini ja teiste antibiootikumide hilisem avastamine pani enamiku riike faagiravist loobuma, kuid endine Nõukogude Liit ja mõned Ida-Euroopa riigid jätkasid selle kasutamist.

Faagidel on antibiootikumide ees üks eelis: nad tapavad ainult neid baktereid, mida nad sihivad, antibiootikumid aga tapavad ka organismis olevaid kasulikke baktereid. 2016. aasta mikrobioloogiaõpik kirjeldab huvi faagiravi vastu kui uuesti tärkavat, sest üha rohkem baktereid on antibiootikumidele vastupidavad.