Bakteriofagen lambda: struktur, infektion och livscykel

Bakteriofagen λ (lambda) är ett av de mest välstuderade virusen inom mikrobiologin och har spelat en central roll i utvecklingen av molekylärbiologin. Viruset infekterar uteslutande bakterien Escherichia coli och har en fascinerande livscykel som växlar mellan aktiv förstörelse av värden och ett vilande tillstånd. Nedan beskrivs dess struktur, infektionsmekanism och replikation i detalj.

Struktur

Bakteriofagen lambda är ett litet, icke-omslutet virus. Viruspartikeln består av ett ikosaedriskt proteinskapsid som omsluter ett linjärt, dubbelsträngat DNA-genom på cirka 48 kilobaspar (kb). Kapsidet byggs upp av åtta strukturella proteiner, och fagen fäster vid bakteriens yta med hjälp av svansfibrer som utgår från en kontraktil svans.

Svans och fastsättning

Svansfibrerna känner igen och binder till lipopolysackaridreceptorer på E. colis yttre membran. När viruset väl har fastnat injicerar den kontraktila svansen λ-genomet in i cytoplasman. Kapsidens konstruktion skyddar arvsmassan under denna process, vilket gör att fagen förblir intakt när den överför sitt DNA från en värdcell till nästa.

Infektion och integration

Efter injiceringen cirkulariseras λ-DNA:t inuti värden. Den cirkulära formen skyddar genomet från nedbrytning och fungerar som mall för replikation. Viruset står sedan inför ett val: den lytiska vägen, som leder till att cellen lyseras och dör, eller den lysogena vägen, där genomet integreras i värdkromosomen som en så kallad profag.

Replikation – theta-replikation

Väljer fagen den lytiska cykeln genomgår λ-DNA:t theta-replikation, en bidirektionell replikationsprocess som skapar flera kopior av genomet. Kopiorna ackumuleras tills cellen inte längre klarar av att upprätthålla dem, vilket utlöser lys och frisättning av nya fagpartiklar.

Celldöd, vila och induktion

I samband med lyseringen dör den infekterade E. coli-cellen och nya fagpartiklar släpps ut i miljön, redo att infektera nya värdceller. I det lysogena tillståndet förblir lambda vilande tills en stressignal – exempelvis UV-bestrålning – inducerar den lytiska cykeln. Profagen klipper då ut sig ur värdkromosomen, replikeras och dödar till slut värden, varvid cykeln börjar om.