Wirus Salmonelli P22
| Wirus Salmonella P22 | |
|---|---|
| Klasyfikacja wirusów | |
| (nierankingowe): | Wirus |
| królestwo : | Duplodnaviria |
| Królestwo: | Heunggongvirae |
| Gromada: | Urowiricota |
| Klasa: | Caudoviricetes |
| Zamówienie: | Caudovirales |
| Rodzina: | Podoviridae |
| Rodzaj: | Wirus Lederberga |
| Gatunek: |
Wirus Salmonelli P22
|
Wirus Salmonella P22 jest bakteriofagiem z rodziny Podoviridae , który infekuje Salmonella typhimurium . Podobnie jak wiele fagów, był używany w biologii molekularnej do indukowania mutacji w kulturach bakterii i wprowadzania obcego materiału genetycznego . P22 był używany w uogólnionej transdukcji i jest ważnym narzędziem do badania genetyki Salmonelli .
Morfologia, klasyfikacja i krewni
P22 ma wiele podobieństw w strukturze genetycznej i regulacji z bakteriofagiem λ . Jest umiarkowanym dwuniciowym fagiem DNA, jak również fagiem lambdoidowym, ponieważ kontroluje regiony ekspresji genów i wczesne operony podobne do bakteriofaga λ. Jednak geny kodujące białka budujące wirion różnią się od genów bakteriofaga λ. P22 ma dwudziestościenną (T=7) głowę wirionu o średnicy 60 nm i krótki ogon. Ta morfologia wirionów umieszcza P22 w formalnej rodzinie Podoviridae Grupa. Tradycyjnie P22 jest związany z wirusami o podobnych genomowych wzorach transkrypcji i cyklach życiowych, w tym bakteriofaga λ i wszystkich innych fagów lambdoidów. Wydaje się jednak, że pokrewieństwo to jest przeceniane. Inni krewni o podobnej morfologii krótkoogoniastej i homologii DNA w genach białkowych wirionu obejmują bakteriofagi λ i Ε34. Wiele Podoviridae , na przykład fagi T7 i Φ29, ma niewiele podobieństw DNA z P22, mimo że ich morfologie wirionów są podobne.
Genomika
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| czynników wyposażenia ogona P22 | |||||||||
| Symbol | P22_Ogon-4 | ||||||||
| Pfam | PF11650 | ||||||||
| InterPro | IPR020362 | ||||||||
| |||||||||
P22 ma liniowy, dwuniciowy chromosom DNA w swoim wirionie, który ma około 44 kilozasad długości z tępymi końcami i kołową mapą genetyczną. Jednak jego sekwencja nukleotydowa „typu dzikiego” ma długość około 42 kilozasad. Zsekwencjonowano genom P22 i opisano sześćdziesiąt pięć genów. Wyniki sekwencjonowania potwierdzają hipotezę, że fag P22 jest wirusem , który wyewoluował poprzez rozległą rekombinację z innymi wirusami.
Badania P22 koncentrowały się na jego różnicach w stosunku do bakteriofaga λ, w tym na mechanizmach, za pomocą których zawraca DNA w czasie infekcji i pakuje DNA do wirionu. Przed opuszczeniem komórki gospodarza chromosomy wirionów są pakowane w kapsydy z konkatamerów sekwencji, które powstają w wyniku replikacji DNA toczącego się koła. DNA zapakowany w P22 ma bezpośrednią duplikację około 4% na obu końcach, ponieważ wnętrze wirionu ma więcej miejsca niż jest wypełnione przez 100% sekwencji. Ten proces nazywa się „pakowaniem pełnym”, ponieważ zreplikowane DNA jest „wpychane” do wirionu, aż będzie pełny, zamiast wypełniania każdego wirionu pojedynczą kopią sekwencji. Zwykle obejmuje to 48 kb, więc część DNA gospodarza jest przenoszona wraz z fagiem.
Po zakażeniu gospodarza, liniowy DNA wirionu P22 jest zakreślany przez zdarzenie rekombinacji homologicznej między bezpośrednimi powtórzeniami na obu końcach chromosomu. Można tego dokonać za pomocą rec gospodarza , ale także genów funkcji rekombinacji P22 pod nieobecność enzymów gospodarza. Zakreślony DNA zawierający jedną kopię sekwencji nukleotydowej P22 jest substratem do ekspresji genów i replikacji DNA.
Koło życia
Białko ogona P22 jest zakotwiczone w płaszczu wirusowym i wykorzystywane do wspomagania penetracji błon komórek gospodarza. Kolec ogonowy P22 ma niezwykłe helisy beta . Infekcja rozpoczyna się, gdy ogon gp9 faga P22 wiąże się z lipopolisacharydem antygenu O na powierzchni Salmonella typhimurium . Białko włókna ogona wirionu ma aktywność endorhamnozydazy, która rozszczepia łańcuch O-antygenu. Po zakażeniu P22 może wejść w stan lityczny lub lizogenny ścieżka wzrostu. Na szlaku litycznym replikacja wirusa przebiega natychmiast po zakażeniu i uwalnia około 300–500 potomstwa faga poprzez lizę komórkową w ciągu godziny. Jednak w szlaku lizogennym chromosom faga integruje się z chromosomem gospodarza i jest przekazywany do komórek potomnych poprzez podział komórki. Podstawowym czynnikiem kontrolującym ścieżkę wzrostu jest wielość infekcji (moi); wysoki moi sprzyja szlakowi lizogennemu, a niski moi sprzyja szlakowi litycznemu.
Ścieżka montażowa
Kapsyd wirusowy był przedmiotem badań nad składaniem wirusa P22. Podobnie jak inne duże wirusy dsDNA, P22 najpierw buduje białkową strukturę „prokapsydu”, a następnie pakuje ją z chromosomem DNA. Prokapsyd P22 składa się z dobrze zbadanego białka. Około 250 cząsteczek białka rusztowania jest obecnych w prokapsydzie podczas składania, ale podczas pakowania DNA białko rusztowania jest uwalniane. Uwolnione białko rusztowania nie jest uszkodzone i może ponownie złożyć się z nowo zsyntetyzowanym białkiem płaszcza, tworząc więcej prokapsydów.
W infekcjach laboratoryjnych cząsteczki białka rusztowania uczestniczą średnio w 5 rundach składania prokapsydu. Ponieważ białko rusztowania P22 pośredniczy w składaniu innych białek, nie stając się częścią gotowej struktury, działa katalitycznie. Białko tworzące rusztowanie w zespole prokapsydu jest powszechne w innych dużych wirusach dwudziestościennych, w tym w wirusach opryszczki eukariontów, ale w niektórych przypadkach rusztowanie jest usuwane proteolitycznie zamiast ponownego użycia. Ponadto białko rusztowania P22 może hamować syntezę dodatkowego białka rusztowania, gdy nie jest złożone w prokapsydy.
Do stabilizacji skondensowanego DNA w obrębie kapsydów faga P22 potrzebne są produkty trzech sąsiednich genów : Gp4, Gp10 i Gp26. Białka te działają poprzez zatykanie dziury, przez którą wchodzi DNA. Wydaje się, że te trzy białka polimeryzują na nowo wypełnionych kapsydach, tworząc szyjkę dojrzałego faga, przez którą DNA zostanie wstrzyknięte do komórki . Gp4 (czynnik akcesoriów ogona P22) jest pierwszym czynnikiem akcesoriów ogona, który jest dodawany do nowo wypełnionych DNA kapsydów podczas morfogenezy P22. W roztworze białko działa jak monomer i ma niską stabilność strukturalną. Oddziaływanie gp4 z białkiem portalowym obejmuje wiązanie dwóch nierównoważnych zestawów sześciu białek gp4. Gp4 działa jako adapter strukturalny dla gp10 i gp26, innych czynników akcesoriów ogona.
Zastosowanie do badań genetycznych Salmonelli
Transdukcja była szeroko stosowana w genetyce bakterii i jest przydatna w konstruowaniu szczepów. Ogólnie rzecz biorąc, transdukcja w obrębie każdego gatunku bakterii wymaga użycia określonego faga; na przykład P22 zastosowano do transdukcji w S. enterica sv. typhimurium. Istotnym czynnikiem w rozwoju genetyki S. enterica była łatwość użycia P22 do krzyżówek transdukcyjnych. W szczególności, P22 jest stabilny podczas przechowywania, łatwo można uzyskać zapasy o wysokim mianie, a wyizolowano mutanty z niedoborem transdukcji wysokiej częstotliwości (HT) i integracji.
Zobacz też
Linki zewnętrzne