Profag
Profag (prophage) adalah bentuk genom bakteriofag yang terintegrasi dan menyatu secara kovalen ke dalam DNA kromosom bakteri inang, atau bertahan sebagai plasmid ekstrakromosom autonomous selama siklus lisogenik. Dalam keadaan ini, gen-gen virulen fag berada dalam kondisi diredam (direpresi) oleh protein spesifik sehingga tidak memicu lisis sel inang.
Keberadaan profag dalam genom bakteri bersifat dinamis dan dapat bertahan selama bertahun-tahun atau melintasi ribuan generasi pembelahan sel bakteri. Profag memainkan peran sentral dalam memodifikasi fenotipe inang melalui fenomena konversi lisogenik.
Pembentukan dan Integrasi Genom
Proses pembentukan profag melibatkan beberapa tahapan molekular yang teratur: 1. Infeksi Fag Temparat: Bakteriofag jenis temparat (seperti Fag lambda) menginfeksi bakteri dan menyuntikkan genom DNA untai ganda ke dalam sitoplasma. 2. Rekombinasi Spesifik-Situs: Enzim integrase yang dikodekan oleh virus mengenali situs attachment khusus pada DNA bakteri (situs attB) dan DNA virus (situs attP), lalu menyambungkan kedua molekul DNA tersebut. 3. Represi Transkripsi: Gen represor (misalnya protein CI pada fag $\lambda$) diekspresikan untuk menekan transkripsi gen-gen litik fag, menjaga kondisi lisogeni tetap stabil.
Efek terhadap Fenotipe Inang (Konversi Lisogenik)
Meskipun sebagian besar gen profag diredam, gen-gen tertentu—terutama gen non-esensial bagi virus yang dinamakan gen moron—tetap dapat diekspresikan secara aktif oleh mesin transkripsi bakteri.
Proses ini memodifikasi sifat-sifat bakteri secara signifikan:
- Modifikasi Virulensi: Mengubah strain bakteri avirulen menjadi patogen ganas melalui penyandian toksin eksogen.
- Kekebalan Superinfeksi: Membuat sel inang kebal terhadap infeksi ulang oleh bakteriofag dari spesies yang sama atau kerabat dekatnya.
- Resistensi Obat: Beberapa profag membawa elemen transposon yang mengandung gen resistensi terhadap antibiotik.
Tabel Contoh Profag Patogenik Utama
Berikut adalah beberapa contoh bakteri yang mengalami perubah sifat patogenitas akibat keberadaan profag spesifik:
| Spesies Bakteri | Nama Profag / Fag | Toksin / Sifat yang Dihasilkan | Dampak Klinis / Penyakit |
|---|---|---|---|
| Corynebacterium diphtheriae | Fag $\beta$ (beta) | Toksin Difteri | Memicu penyakit difteri berat. |
| Vibrio cholerae | Fag CTX$\phi$ | Toksin Kolera (CT) | Penyebab kolera akuifer masif. |
| Streptococcus pyogenes | Fag T12 | Eksotoksin Pirogenik | Menyebabkan demam skarlatina. |
| Escherichia coli O157:H7 | Fag Stx | Toksin Shiga (Stx1 & Stx2) | Diare berdarah & Sindrom Uremik Hemolitik. |
| Clostridium botulinum | Fag CE$\beta$ | Toksin Botulinum | Kelumpuhan saraf (botulisme). |
Induksi Litik
Profag tidak selamanya berada dalam kromosom bakteri. Ketika sel bakteri mengalami tekanan lingkungan (stres fisiologis)—seperti paparan sinar ultraviolet, radiasi, atau zat kimia mutagenik—sistem respons kerusakan DNA bakteri (seperti sistem SOS) akan diaktifkan. Protein RecA bakteri akan memicu pembelahan diri protein represor profag, menyebabkan profag terlepas dari kromosom melalui enzim ekskisionase dan beralih memasuki siklus litik untuk memproduksi partikel virus baru.