Lysogenie označuje proces, při němž virus, který specificky infikuje bakterii, bakteriofág (což znamená „požírač bakterií“), dosáhne výroby kopií svého genetického materiálu kyseliny deoxyribonukleové (DNA ) integrací virové DNA do DNA hostitelské bakterie . Vložená virová DNA se pak replikuje spolu s hostitelskou DNA.
Podstata lysogenie zůstávala po objevení bakteriofága Felixem d’Hérellem v roce 1915 mnoho let nevyřešena. Náhlý výskyt viru v kulturách bakterií byl zpočátku považován za důsledek virové kontaminace . K přijetí lysogenie jako skutečného jevu došlo až téměř o 40 let později.
Při lysogenii nevznikají žádné nové virové částice. Místo toho virus v podstatě zůstává neaktivní, přičemž je zajištěna další tvorba jeho genetického materiálu. Stres pro bakterii, například vystavení bakterie ultrafialovému světlu, vyvolá oddělení virové DNA od bakteriální DNA. Poté se vytvoří nové částice viru v takzvaném lytickém cyklu. Oba procesy, lyzogeneze a lýza, jsou podřízeny systému řízení, který poprvé vysvětlil francouzský biolog André Lwoff na počátku 50. let 20. století.
Lyzogeneze je pro virus výhodná, protože umožňuje přetrvání genetického materiálu při absenci výroby viru. Lyzogeneze může být prospěšná i pro hostitelskou bakterii. Primární přínos pro bakterii nastává, když integrovaná virová DNA obsahuje gen, který kóduje toxin. Vlastnictví toxinu může být výhodné pro ty bakterie, které v rámci své strategie replikace založí infekci. Například toxiny kódované bakteriofágovými geny jsou hlavní příčinou příznaků spojených s bakteriálními onemocněními tetanem , záškrtem a cholerou.
Proces lysogenie byl nejintenzivněji studován u bakteriofága, který je označován jako lambda. U bakteriofága lambda závisí vznik lysogenie na přítomnosti tří virových proteinů. Ty se označují cI („c-one“), cII a cIII. Protein cI je vyroben jako první pomocí hostitelských molekul, které interpretují informace pro protein obsažený ve virové DNA, po vstupu virové DNA do hostitelské bakterie. V tomto okamžiku není virová DNA integrována do hostitelského genomu, ale existuje jako samostatný kruh. CI je tzv. represorový protein, který působí tak, že obsazuje sekvence na virovém genomu, které by jinak byly použity k výrobě různých virových proteinů, které jsou potřebné k sestavení nových virových částic. Obsazením těchto míst cI brání výrobě virových proteinů.
Přibližně ve stejné době se virová DNA integruje do hostitelské DNA a dochází k výrobě proteinů cII a cIII. Tyto posledně jmenované proteiny pomáhají cI v úkolu blokovat syntézu virových složek. Proto cI, cII a cIII fungují tak, že udržují lyzogenní stav. Protein cII funguje tak, že zefektivňuje výrobu cI transkripčním strojem hostitele. Protein cIII pomáhá chránit protein cII před degradací hostitelskými enzymy .
Jakmile je zavedena lyzogenita, pokračující výroba proteinu cI udrží integrovaný stav virové DNA.
Protein cI udržuje vlastní transkripci. Vazba cI na určitý úsek DNA podporuje rozpoznání a využití genu pro cI k výrobě proteinu cI. Tento postup je znám jako pozitivní kontrola. Stejně tak protein vykonává anegativní kontrolu jiného proteinu (označovaného jako „cro“). Při negativní kontrole vazba cI na oblast DNA brání rozpoznání genu pro cro a jeho použití k výrobě proteinu cro.
„Rozhodnutí“ o zachování lysogenie nebo o zahájení cyklu, při němž se vytvářejí nové částice viru a bakterie explozivně uvolňuje nové částice, je v podstatě soutěží mezi proteiny cI a cro. Tato soutěž se soustřeďuje na vazbu proteinů na úsek DNA nazývaný operátor OR. Tento úsek DNA má tři místa, která mohou proteiny obsadit. V závislosti na tom, která místa jsou obsazena kterým proteinem, je podporována výroba buď proteinů cI, nebo cro. Pokud je vyrobeno více cI, lyzogeneze pokračuje. Pokud je vyroben cro, začíná proces sestavování viru (tj. lytický cyklus). Lytický cyklus může být spuštěn událostmi, které poškozují hostitelskou bakterii, včetně vystavení stresorům prostředí (např. vystavení ultrafialovému záření).
Viz také Bakteriofág a typizace bakteriofágů; Operon; Virová genetika; Replikace viru
.