Bakteriophagen (und einige Tierviren) weisen zwei grundlegende Replikationsstrategien auf mit tiefgreifend unterschiedlichen Ergebnissen für die Wirtszelle.
Lytischer Zyklus (virulenter Phage)
- Anheftung an Wirtsrezeptor.
- Genominjektion.
- Frühe Transkription: Übernahme der Wirtsmaschinerie, Degradation der Wirts-DNA.
- Replikation: virale DNA/RNA-Synthese.
- Späte Transkription: Strukturproteine.
- Assemblierung: Kapsid + Genom → Virionen.
- Lyse: Holin/Endolysin degradiert Zellwand → plötzliche Freisetzung (100–1000 Virionen).
Beispiele: T4-Phage, Influenza (modifiziert lytisch), Adenovirus.
Lysogener Zyklus (temperater Phage)
- Anheftung + Injektion.
- Integration: virale DNA (Prophag) fügt sich in den Wirtschromosom ein (Integrase).
- Ruhezustand: Prophag wird passiv mit dem Wirtsgenom repliziert.
- Immunität: Repressorprotein blockiert Superinfektion + lytische Gene.
- Induktion: UV, Chemikalien, Stress → Repressor gespalten → lytischer Zyklus initiiert.
Beispiele: Lambda-Phage, HSV (Latenz in Neuronen), HIV (Provirus-Integration).
Vergleich
| Merkmal | Lytisch | Lysogen |
|---|
| Schicksal der Wirtszelle | Tod | Überleben (bis zur Induktion) |
| Virale DNA | Frei, repliziert unabhängig | Integriert als Prophag |
| Genexpression | Vollständig, sofort | Minimal (nur Repressor) |
| Übertragung | Horizontal (Burst) | Vertikal (Zellteilung) + horizontal nach Induktion |
Bedeutung
- Lysogene Konvertierung: Prophagene verändern das Phänotyp des Wirts (z. B. Corynebacterium diphtheriae Toxin, Vibrio cholerae Toxin, Shiga-Toxin in E. coli O157:H7).
- Phagentherapie nutzt lytische Phagen.
- CRISPR-Cas entwickelte sich aus der bakteriellen Abwehr gegen Phagen.
