Wirus prątków D29

Mycobacterium virus D29
Klasyfikacja wirusów
(nierankingowe):	Wirus
królestwo :	Duplodnaviria
Królestwo:	Heunggongvirae
Gromada:	Urowiricota
Klasa:	Caudoviricetes
Zamówienie:	Caudovirales
Rodzina:	Siphoviridae
Rodzaj:	Fromanvirus
Gatunek:	Wirus prątków D29

Mycobacterium virus D29 (D29) to mykobakteriofag klastra A należący do rodziny wirusów Siphoviridae , odkryty w 1954 roku przez S. Fromana. D29 wyróżnia się zdolnością do infekowania M. tuberculosis (czynnika wywołującego gruźlicę ). D29 to dwuniciowy mykobakteriofag DNA . Jest to lityczny , co oznacza, że ​​D29 przyjmuje lityczną ścieżkę infekcji zamiast lizogenicznej . Nie ma chorób związanych z człowiekiem związanych z wirusem Mycobacterium D29.

Klasyfikacja wirusów

Wirus Mycobacterium D29 jest wirusem Caudovirales należącym do rodziny Siphoviridae . Są one powszechnie określane jako fagi podobne do T5. Fag Mycobacterium T5 był pierwszym ze znalezionych siphowirusów o strukturze spójnej we wszystkich wirusach Siphoviridae, dlatego są one określane jako fagi podobne do T5.

Mykobakteriofagi są podzielone na 33 odrębne genomowo grupy. 26 z tych grup jest znanych jako klastry (Cluster AZ), a istnieje 7 grup pojedynczych. D29 należy do klastra A, podgrupy A2. Subklaster A2 wyróżnia się tym, że jest jedną z kilku grup, o których wiadomo, że zakażają gruźlicę wraz z fagami A3 i klastrem K. Jest to ważne, ponieważ podkreśla potencjalne znaczenie tych klastrów i podklast w radzeniu sobie z gruźlicą, ponieważ nadal jest to jedna z głównych przyczyn śmierci w niektórych częściach globu.

Genom

Wirus Mycobacterium D29 to mykobakteriofag z dwuniciowym DNA , którego genom ma długość 49127 par zasad (pz), kodujący łącznie 77 genów kodujących białka . Pięć genów tRNA jest również obecnych w genomie D29 (geny 6-9.2). Zawartość G+C w genomie D29 wynosi 63,6%, czyli podobnie jak w innych fagach T5-podobnych.

Sekwencjonowanie D29 wykazało, że jest ono rzeczywiście bardzo podobne do niektórych fagów podobnych do T5. L5 i niektóre inne sifowirusy mają podobny układ do genomów jak D29. Miejsce przyłączenia dla D29 znajduje się w bardzo podobnym miejscu w jego genomie jak L5. Miejsce przyczepu dzieli genom na lewe i prawe ramię genomu. Lewe ramię D29 jest w około 80% identyczne z L5 pod względem kwasów nukleinowych . Prawe ramię to miejsce, w którym występują różnice między D29 i L5 (i niektórymi innymi fagami podobnymi do T5), sekwencje prawego ramienia są wysoce spokrewnione między D29 i L5, ale „przerywane segmentami niepowiązanego DNA”. Prawy koniec genomu D29 ma delecję 3,6 kb w porównaniu z delecją L5 na skrajnie prawym końcu ramienia. Wydaje się, że ta delecja wpływa na gen represorowy 71 i geny otaczające. Wydaje się, że to dlatego D29 jest fagiem litycznym, a nie umiarkowanym fagiem, takim jak L5.

Lewe ramię D29 koduje geny od 1 do genu 33, z których niektóre są zaangażowane w podjednostki głowy, podjednostki ogona, pięć genów tRNA i integrazę. Funkcje wielu różnych genów są nieznane. Prawe ramię koduje geny od 34.1 do 89. Nie wszystkie z tych genów kodują białka, ale prawe ramię prawdopodobnie koduje polimerazę DNA , haloperoksydazę, potencjalnie prymazę DNA i kilka innych, które są tylko hipotezą.

Replikacja

Wirus Mycobacterium D29 jest dużym fagiem DNA, co oznacza po prostu, że ma duży genom . Przy długości genomu ponad 49 000 pz, uważa się, że D29 ma duży rozmiar genomu. Duże rozmiary genomów generalnie wskazują na proces replikacji, który jest powszechnie określany jako model replikacji DNA w toczącym się kole. DNA jest pakowane i przechowywane w białkowej głowie faga w sposób liniowy. Ale po zainfekowaniu komórek liniowy genom przekształca się w okrąg, co pozwala na ciągłą syntezę DNA. Długość kolistego DNA jest równa długości liniowego DNA, z wyjątkiem tego, że brakuje jednej końcowej sekcji powtórzeń. Ta forma replikacji DNA jest bardzo powszechna u mykobakteriofagów.

Uwolnienie faga

Uwalnianie mykobakteriofagów z gospodarza odbywa się za pomocą procedury działającej przez cały okres replikacji i składania faga. Ponieważ D29 przyjmuje tylko szlak lityczny infekowania gospodarzy, infekcja prątkiem D29 zawsze powoduje śmierć gospodarza. Liza to procedura, w której po nieodwracalnym przyłączeniu faga do komórki i wstrzyknięciu swojego DNA do gospodarza oraz po złożeniu cząstek faga ściana komórkowa jest rozbijana lub ulega lizie, uwalniając faga do środowiska w celu dalszej infekcji. D29 ma trzy geny, które działają razem, aby to osiągnąć. Gen gp10, który koduje białko Lizyna A, gen gp11, który koduje białko holin i gen gp12, który koduje lizynę B. Razem te trzy białka mają śmiertelny wpływ na zakażone bakterie. Zasadniczo holiny tworzą pory w błonie komórkowej gospodarza. Pory te umożliwiają współpracę lizyny A i lizyny B w celu dotarcia do peptydoglikanu i przerwania go w celu rozerwania ścian komórkowych. Proces ten uwalnia nowo złożone cząsteczki faga do środowiska, ale także zabija komórkę.

Struktura

Morfotyp wirusa mykobakteryjnego D29 to typ Siphoviridae. Wiadomo, że rodzina ma dwudziestościenną głowę z długimi, elastycznymi, niekurczliwymi, cienkimi ogonami. D29 ma średnią średnicę głowy około 80 nm. Ogony różnią się między 3 różnymi rozmiarami, ogony mogą mieć długość około 150, 300 lub 450 nm. Ogon ma średnią średnicę około 12 nm. Ogon prowadzi do miejsca na dystalnym końcu, gdzie znajdują się trzy włókna ogona w kształcie litery L, w tym momencie „rurowy ogon przechodzi w miejscu przyczepu włókna ogona do kształtu stożkowego, który zwęża się w pojedyncze proste włókno ogona” . Te pomiary strukturalne są wspólne dla fagów podobnych do T5. Fagi podobne do T5 odnoszą się do morfologii faga lub struktury i wyglądu zewnętrznego. Niektóre z fagów podobnych do T5 są jednak bardzo podobne do D29 pod innymi względami, na przykład wspomniany fag L5.

W strukturze wirusa znajduje się 6 strukturalnych białek polipeptydowych, trzy większe polipeptydy zwane polipeptydem III, polipeptydem IV i polipeptydem VI. Istnieją trzy pomniejsze polipeptydy znane jako polipeptyd I, polipeptyd II i polipeptyd V. W wirusie nie ma lipidów ani wymaganych przez wirusa.

tropizm

D29 może infekować wiele różnych prątków. Wiadomo, że zakres gospodarzy D29 jest szeroki, co wskazuje na zdolność wiązania się z receptorami powszechnymi wśród wielu typów prątków. Receptory te nie są jednak obecnie dobrze udokumentowane ani badane, niektóre są znane, ale niewiele. Te gatunki prątków obejmują zarówno bakterie chorobotwórcze (np. M. tuberculosis ), jak i bakterie niepatogenne (np. M. smegmatis ).

M. tuberculosis : śmiertelny patogen, który może zainfekować D29

To sprawia, że ​​D29 jest dość skutecznym fagiem kontrolnym w badaniach z udziałem mykobakteriofagów. Mykobakteriofagi nie są niebezpieczne dla człowieka, ponieważ nie mogą wpływać na komórki ludzkiego ciała ani na bakterie żyjące w biomie człowieka.

Terapia fagowa

D29 jest potencjalnym kandydatem na bakteriofaga stosowanego w terapii fagowej . Ze względu na szeroki zakres żywicieli i zdolność do infekowania M. tuberculosis , powszechnie uważa się, że D29 może być skutecznie stosowany w zwalczaniu niebezpiecznych patogenów w bezpieczny sposób. Na przykład D29 byłby w stanie zarazić M. tuberculosis bez rzeczywistego wpływu na ludzkiego żywiciela. Wynika to z nielizogennych zdolności D29. Ponieważ D29 angażuje się tylko w cykl lityczny, D29 zabija zakażone bakterie, co jest pożądanym efektem pod względem terapii fagowej.

Sugerowano również, aby zamiast używać D29 i innych podobnych fagów do aktywnego zwalczania aktualnej infekcji (np. patogen. Ta skuteczna metoda została dopiero zasugerowana, a rzeczywista skuteczność strategii nie została jeszcze przetestowana.