Um bacteriófago, ou fago, é um vírus que infecta bactérias, e seu nome vem da palavra grega para "devorar". A imagem do explorador mostra um fago com a forma do T4, um vírus que infecta a bactéria Escherichia coli. O T4 tem cerca de 260 nanômetros de comprimento, do topo da cabeça até a base da cauda. Um nanômetro é um bilionésimo de metro.

Tamanho

Vírus têm várias formas, e fagos como o T4 têm o que os biólogos chamam de forma complexa. Eles têm uma cabeça que guarda o DNA do vírus, uma cauda e fibras que se prendem a uma bactéria. O T4 é usado há muito tempo como modelo para estudar o funcionamento de vírus e células, e já foi medido em detalhe.

A cabeça do T4 tem uma forma alongada de 20 lados, com 120 nanômetros de comprimento e 86 nanômetros de largura. Ela guarda uma molécula de DNA com cerca de 171.000 pares de bases, sendo um par de bases um degrau da escada do DNA. A cauda, abaixo da cabeça, tem cerca de 140 nanômetros de comprimento. Sua bainha externa tem 92,5 nanômetros de comprimento e 24 nanômetros de largura, e termina em uma placa basal de seis lados, com cerca de 52 nanômetros de largura.

Seis longas fibras da cauda, cada uma dobrada em uma articulação, se espalham a partir da placa basal como pernas. Cada fibra tem cerca de 144 a 160 nanômetros de comprimento, um pouco mais que a própria cauda.

Comparações de tamanho

A bactéria E. coli que o T4 infecta tem cerca de 2 micrômetros de comprimento e 1 micrômetro de largura, ou seja, é cerca de oito vezes mais comprida que o T4. Um micrômetro é um milésimo de milímetro.
Se o T4 fosse ampliado ao tamanho de uma pessoa de 1,7 metro de altura, uma célula de E. coli teria cerca de 13 metros de comprimento e 6,5 metros de largura.
Cerca de 300 a 400 fagos T4, colocados ponta a ponta, cobririam a largura de um fio de cabelo humano, que tem de 80 a 100 micrômetros de largura.
A cabeça do T4 tem menos da metade da largura do menor detalhe que um microscópio óptico comum consegue mostrar, cerca de 200 nanômetros, o limite dos microscópios ópticos. Em vez disso, os fagos são fotografados com microscópios eletrônicos.
O T4 é cerca de 1,8 vezes mais comprido que a largura de uma partícula de HIV. Uma partícula de Mimivirus, com cerca de 750 nanômetros de largura, tem quase três vezes o comprimento do T4.

Como um fago infecta uma bactéria

Primeiro, o fago se prende a moléculas específicas na superfície de uma bactéria. A maioria dos fagos consegue infectar apenas uma espécie de bactéria, ou até mesmo uma única cepa. Em seguida, a bainha da cauda do T4 se contrai e age como uma agulha hipodérmica, injetando o DNA do vírus através da parede celular. A cabeça e o resto do fago permanecem do lado de fora.

Dentro da célula, os genes do fago assumem o controle e a célula passa a produzir as partes de novos fagos. Os novos fagos são montados, e a célula se rompe, liberando-os para infectar outras células. Uma célula infectada libera cerca de 100 a 300 fagos como o T4.

Fagos como remédio

Como cada fago ataca apenas certas bactérias, médicos podem usar fagos para tratar infecções bacterianas. Isso é chamado de terapia fágica. Os fagos foram descobertos no início do século 20. A descoberta posterior da penicilina e de outros antibióticos levou a maioria dos países a abandonar a terapia fágica, mas a antiga União Soviética e alguns países do Leste Europeu continuaram a usá-la.

Os fagos têm uma vantagem sobre os antibióticos: eles matam apenas as bactérias que visam, enquanto os antibióticos também matam bactérias benéficas do corpo. Um livro de microbiologia de 2016 descreve o interesse pela terapia fágica como ressurgente, porque cada vez mais bactérias resistem a antibióticos.

Fontes

Bacteriophage T4 Head: Structure, Assembly, and Genome Packaging. Rao et al., Viruses, 2023.
Morphogenesis of the T4 tail and tail fibers. Leiman et al., Virology Journal, 2010.
Viruses. In Microbiology. OpenStax, 2016.
The Viral Life Cycle. In Microbiology. OpenStax, 2016.
How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
How many virions result from a single viral infection?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
How the optical microscope became a nanoscope. Royal Swedish Academy of Sciences, 2014.
Structural organization of authentic, mature HIV-1 virions and cores. Briggs et al., The EMBO Journal, 2003.
Structural Studies of the Giant Mimivirus. Xiao et al., PLoS Biology, 2009.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

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