Batteriofago

Batteriofago s.m. Agente virale che si comporta da parassita di un dato batterio di cui provoca la distruzione per lisi. (Sin.   fago.)

u Microbiologia

Il  batteriofago, scoperto dal d'Herelle in occasione di ricerche eseguite su stipiti invecchiati di stafilococchi, fu da questo scienziato riconosciuto come appartenente ai virus filtrabili.

Poichè si tratta delle più piccole strutture capaci di riprodursi, anche se a spese della cellula parassitata, la biochimica e la morfologia dei batteriofagi sono state oggetto di molti studi in questi ultimi anni. Si sono isolati più di dieci tipi di parassiti dell'Escherichia coli, che sono stati cristallizzati e che, per la loro facilità a isolarsi puri, sono i più studiati. La morfologia, o forse meglio la struttura di queste enormi macromolecole (contenenti da 300.000 a 22 milioni di atomi), è stata chiarita servendosi sia della microscopia elettronica sia della diffrazione di raggi X. Edgar e Wood, sperimentando con il tipo T4, hanno ottenuto risultati fondamentali, che rappresentano le basi della conoscenza sulla morfogenesi degli organismi viventi. Il batteriofago T4 ha una struttura molto complessa: alla grossa “testa” poliedrica di natura proteica, in cui trova posto un'enorme molecola di DNA ripiegata, è unita attraverso un collare la “coda”, che assomiglia a una molla a spirale cava; all'estremità della coda spuntano sei lunghe “zampe” sottili e sei corti e robusti spuntoni, che servono all'organismo per unirsi saldamente alle pareti della cellula ospite; dopo l'unione, dalla testa e attraverso la coda si svolge il DNA, che penetra nella cellula. Il sistema genetico del batteriofago T4 è molto complesso, essendo costituito da più di cento geni, i quali regolano la biosintesi delle proteine strutturali, degli enzimi necessari alla sintesi del DNA e di quelli che provocano la lisi della parete della cellula ospite. Gli studi delle mutazioni genetiche del T4 hanno portato a risultati di estremo interesse: se il gene è modificato, vengono sintetizzate proteine difettose, in cui, ad es., un singolo amminoacido è sostituito da un altro e si generano polipeptidi che non riescono più a svolgere la loro funzione, cosicchè il T4 risulta incapace di riprodursi o incapace di penetrare nella cellula e muore. D'altra parte alcuni mutanti sintetizzano le proteine difettose solo in particolari condizioni ambientali, ad es., di temperatura; sono cioè mutanti letali condizionali. In particolari condizioni permissive, ad es. a 25 °C, l'organismo funziona perfettamente, mentre in condizioni restrittive, ad es. 40 °C, il batteriofago sintetizza proteine difettose. Se si studia un mutante in condizioni permissive si osserva al microscopio elettronico la struttura integra; passando a quelle restrittive, si possono osservare i cambiamenti morfologici causati dalla mutazione. Si è così potuto stabilire che la sintesi delle proteine strutturali del T4 è regolata da più di quaranta geni e si è riusciti a riprodurre la sola testa, oppure la coda, oppure le lunghe zampe. Procedendo oltre, è anche stato possibile ottenere la riunione delle parti isolate e stabilire che l'unione della testa completa alla coda completa è spontanea; in tutti gli altri casi intervengono controlli genetici. Con ulteriori prove si è potuto stabilire che non tutte le combinazioni tra le varie parti sono possibili, ma che esistono solo tredici combinazioni possibili, ad es., se la coda non è completa degli spuntoni non si unisce alla testa. Inoltre, esiste una ben precisa e ordinata sequenza nella costruzione della struttura: la formazione della testa è controllata da almeno diciotto geni, mentre la costruzione della coda è diretta da almeno ventun geni e inizia con l'edificazione degli spuntoni. Almeno cinque geni controllano la formazione delle zampe, che, sotto direzione genetica, si uniscono al resto, dando così origine all'organismo completo e perfettamente funzionante. Questi esperimenti hanno permesso per la prima volta di chiarire il meccanismo della morfogenesi, uno degli aspetti più importanti della vita.

Un dato batteriofago è specifico per una determinata specie microbica o per alcune specie affini. Un batteriofago, esistente nel suolo, può distruggere il Bacterium radicicola delle nodosità delle leguminose; quando queste sono coltivate sullo stesso terreno in modo continuo (senza alternanza), l'azione del batteriofago si potenzia, facendo diminuire il vigore e il rendimento delle piante, poichè causa una vera e propria malattia del terreno.

I batteriofagi sono usati in terapia, per via orale e parenterale, quasi sempre associati a vaccini e antibiotici.