bakteriofag M13

M13B.svg
Escherichia virus M13
Blue: białko płaszcza pIII; Brązowy: Białko płaszcza pVI; Czerwony: białko płaszcza pVII; Limegreen: Białko płaszcza pVIII; Fuksja: Białko płaszcza pIX;
Klasyfikacja wirusa
jednoniciowego DNA
(nierankingowe): Wirus
królestwo : Monodnaviria
Królestwo: Loebvirae
Gromada: Hofneiviricota
Klasa: Faservicetes
Zamówienie: Tubulawirusy
Rodzina: Inoviridae
Rodzaj: inowirus
Gatunek:
Wirus Escherichia M13
Dalsze informacje: fagi Ff

M13 jest jednym z fagów Ff (fd i f1 to inne), członkiem rodziny bakteriofagów nitkowatych ( inowirusów ). Fagi Ff składają się z okrągłego, jednoniciowego DNA ( ssDNA ), które w przypadku faga m13 ma długość 6407 nukleotydów i jest zamknięte w około 2700 kopiach głównego białka otoczki p8 i pokryte około 5 kopiami każdego z czterech różnych drugorzędne białka otoczki (p3 i p6 na jednym końcu i p7 i p9 na drugim końcu). Podrzędne białko płaszcza p3 przyłącza się do receptora na końcu Pilus F żywiciela Escherichia coli . Cykl życiowy jest stosunkowo krótki, a wczesne potomstwo faga opuszcza komórkę dziesięć minut po zakażeniu. Fagi Ff są fagami przewlekłymi, uwalniającymi swoje potomstwo bez zabijania komórek gospodarza. Infekcja powoduje powstawanie mętnych blaszek na E. coli , o pośredniej przezroczystości w porównaniu do zwykłych blaszek lizujących. Jednak w zakażonych komórkach obserwuje się spadek tempa wzrostu komórek. Plazmidy M13 są używane w wielu procesach rekombinacji DNA , a wirus był również używany do prezentacji na fagach , ukierunkowana ewolucja , nanostruktury i zastosowania nanotechnologii .

Cząsteczki faga

Płaszcz faga składa się głównie z 50- aminokwasowego białka zwanego p8, które jest kodowane przez gen 8 w genomie faga . W przypadku typu dzikiego potrzeba około 2700 kopii p8, aby otoczka miała długość około 900 nm. Wymiary płaszcza są elastyczne, ponieważ liczba kopii p8 dostosowuje się do rozmiaru jednoniciowego genomu, który zawiera. Wydaje się, że zawartość faga jest ograniczona do około dwukrotności naturalnego DNA. Jednak delecja białka faga (p3) uniemożliwia pełną ucieczkę z gospodarza E. coli , a fag o długości 10-20 razy większej od normalnej z kilkoma kopiami genomu faga można zobaczyć wydalającego z gospodarza E. coli .

Na jednym końcu włókna znajduje się do pięciu kopii białka eksponowanego na powierzchni (p9) i bardziej zakopanego białka towarzyszącego (p7). Jeśli p8 tworzy trzon faga, p9 i p7 tworzą „tępy” koniec widoczny na mikrofotografiach. Białka te są bardzo małe, zawierają odpowiednio tylko 33 i 32 aminokwasy, chociaż do N-końcowej części każdego z nich można dodać kilka dodatkowych reszt, które są następnie prezentowane na zewnątrz otoczki. Na drugim końcu cząsteczki faga znajduje się pięć kopii eksponowanej powierzchni (p3) i jej mniej eksponowane białko pomocnicze (p6). Tworzą one zaokrągloną końcówkę faga i są pierwszymi białkami wchodzącymi w interakcję z E. coli gospodarza podczas infekcji. Białko p3 jest również ostatnim punktem kontaktu z gospodarzem, ponieważ nowy fag pączkuje z powierzchni bakterii. Wytwarzanie cząstek faga powoduje wzrost i podział komórki gospodarza, ale nie prowadzi do lizy komórki.

Replikacja w E. coli

Wejście wirusa do komórki gospodarza odbywa się za pośrednictwem białka p3, w szczególności domeny N, wiążącej się z pierwotnymi i drugorzędowymi receptorami komórki gospodarza. Po wprowadzeniu pozytywnej pojedynczej nici DNA do komórki, jest ona powielana, tworząc dwuniciowy DNA, który jest następnie używany do transkrypcji mRNA, który zbuduje białka.

Poniżej przedstawiono etapy replikacji M13 w E. coli .

  • Wirusowa (+) nić DNA wchodzi do cytoplazmy
  • Komplementarna (-) nić jest syntetyzowana przez enzymy bakteryjne
  • Gyraza DNA , topoizomeraza typu II , działa na dwuniciowy DNA i katalizuje tworzenie ujemnych superskrętów w dwuniciowym DNA
  • Produktem końcowym jest DNA w rodzicielskiej formie replikacyjnej (RF).
  • Transkrypcja i translacja genomu wirusowego rozpoczyna się od p2.
  • Białko faga, p2, nacina nić (+) w RF
  • 3'-hydroksyl działa jako starter w tworzeniu nowej nici wirusowej
  • p2 kolistyzuje przemieszczoną wirusową (+) nić DNA
  • Powstaje pula potomnych dwuniciowych cząsteczek RF
  • Nić ujemna RF jest matrycą transkrypcji
  • mRNA są tłumaczone na białka faga

Białka faga w cytoplazmie to p2, p10 i p5, które są częścią procesu replikacji DNA. Inne białka faga są syntetyzowane i wstawiane do błon cytoplazmatycznych lub zewnętrznych.

  • Dimery p5 wiążą nowo zsyntetyzowany jednoniciowy DNA i zapobiegają konwersji do RF DNA. Czas i tłumienie translacji p5 ma zasadnicze znaczenie.
  • Synteza RF DNA trwa i ilość p5 osiąga stężenie krytyczne
  • Replikacja DNA przełącza się na syntezę jednoniciowego (+) wirusowego DNA
  • Struktury p5-DNA o długości około 800 nm i średnicy 8 nm
  • Kompleks p5-DNA jest substratem w reakcji składania faga

Co niezwykłe, główne białko płaszcza może wstawić potranslację do błon, nawet tych pozbawionych struktur translokacyjnych, a nawet do liposomów bez zawartości białka.

Badania

endonukleazy EcoRI mogą ulegać fuzji w unikalnym miejscu Bam faga nitkowatego f1 i tym samym ulegać ekspresji w genie 3, którego białko p3 jest dostępne z zewnątrz. M13 nie ma tego unikalnego miejsca Bam w genie 3. M13 musiał zostać zaprojektowany tak, aby miał dostępne miejsca wstawiania, co ogranicza jego elastyczność w posługiwaniu się wstawkami o różnych rozmiarach. Ponieważ system prezentacji fagowej M13 zapewnia dużą elastyczność w lokalizacji i liczbie rekombinowanych białek na fagu, jest popularnym narzędziem do konstruowania lub służenia jako rusztowanie dla nanostruktur. Na przykład faga można zmodyfikować tak, aby miał różne białka na każdym końcu i wzdłuż swojej długości. Można to wykorzystać do montażu struktur, takich jak nanodruty ze złota lub tlenku kobaltu do akumulatorów lub do pakowania nanorurek węglowych w proste wiązki do użytku w fotowoltaice.

Zobacz też

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=M13_bacteriophage&oldid=1136444412 ”