Бактериофаг M13 - M13 bacteriophage

Вирус эшерихии M13
Синий: Пальцевый белок pIII; Коричневый: белок пальто pVI; Красный: Покровный белок pVII; Limegreen: белок оболочки pVIII; Фуксия: Coat Protein pIX; Фиолетовый: одноцепочечная ДНК
Классификация вирусов
(без рейтинга):	Вирус
Царство :	Моноднавирия
Королевство:	Loebvirae
Тип:	Hofneiviricota
Класс:	Faserviricetes
Порядок:	Tubulavirales
Семья:	Inoviridae
Род:	Иновирус
Разновидность:	Вирус эшерихии M13

M13 - один из фагов Ff (fd и f1 - другие), член семейства нитчатых бактериофагов ( иновирусов ). Фаги Ff состоят из кольцевой одноцепочечной ДНК ( оцДНК ) длиной 6407 нуклеотидов, инкапсидированных примерно в 2700 копий основного белка оболочки p8 и закрытых примерно 5 копиями каждого из четырех различных второстепенных белков оболочки (p3 и p6 на одном конце). и p7 и p9 на другом конце). Минорный белок оболочки р3 прикрепляется к рецептору на кончике пилуса F хозяина Escherichia coli . Жизненный цикл относительно короткий, раннее потомство фага покидает клетку через десять минут после заражения. Фаги Ff являются хроническими фагами, высвобождающими свое потомство, не убивая клетки-хозяева. Инфекция вызывает появление мутных бляшек на лужайках с E. coli промежуточной непрозрачности по сравнению с обычными бляшками лизиса. Однако в инфицированных клетках наблюдается снижение скорости роста клеток. Плазмиды M13 используются для многих процессов рекомбинантной ДНК , и вирус также использовался для фагового дисплея , направленной эволюции , наноструктур и нанотехнологий .

Фаговые частицы

Оболочка фага в основном собирается из 50 аминокислотного белка, называемого p8, который кодируется геном 8 в геноме фага . Для частицы M13 дикого типа требуется приблизительно 2700 копий p8, чтобы сделать покрытие длиной около 900 нм. Однако размеры оболочки являются гибкими, а количество копий p8 регулируется в соответствии с размером одноцепочечного генома, который он упаковывает. Содержание ДНК в фаге, по-видимому, ограничено примерно вдвое большим количеством естественной ДНК. Однако делеция фагового белка (p3) предотвращает полное ускользание от хозяина E. coli , и можно увидеть, что фаг, который в 10-20 раз больше нормальной длины с несколькими копиями фагового генома, отделяется от хозяина E. coli .

На одном конце филамента находятся пять копий открытого на поверхности белка (p9) и более скрытого белка-компаньона (p7). Если p8 образует стержень фага, то p9 и p7 образуют «тупой» конец, что видно на микрофотографиях. Эти белки очень маленькие, содержат только 33 и 32 аминокислоты соответственно, хотя некоторые дополнительные остатки могут быть добавлены к N-концевой части каждого, которые затем будут представлены на внешней стороне шерсти. На другом конце фаговой частицы находятся пять копий обнаженной поверхности (p3) и ее менее экспонированный вспомогательный белок (p6). Они образуют закругленный кончик фага и являются первыми белками, которые взаимодействуют с хозяином E. coli во время инфекции. Белок p3 также является последней точкой контакта с хозяином в виде нового зачатка фага с бактериальной поверхности.

Репликация в кишечной палочке

Ниже приведены этапы репликации M13 в E. coli .

• Вирусная (+) цепь ДНК попадает в цитоплазму
• Комплементарная (-) цепь синтезируется бактериальными ферментами.
• ДНК-гираза , топоизомераза типа II , действует на двухцепочечную ДНК и катализирует образование отрицательных суперспиралей в двухцепочечной ДНК.
• Конечный продукт - ДНК родительской репликативной формы (РФ).
• Транскрипция и трансляция вирусного генома начинается с ресурсов хозяина, включая p2.
• Белок фага p2 разрывает (+) цепь в РФ.
• 3'-гидроксил действует как праймер при создании новой вирусной цепи.
• p2 делает циркуляризацию вытесненной вирусной (+) цепи ДНК
• Полученный пул дочерних двухцепочечных молекул RF
• Отрицательная цепь RF является шаблоном транскрипции.
• мРНК транслируются в фаговые белки

Фаговые белки в цитоплазме - это p2, p10 и p5, и они являются частью процесса репликации ДНК. Остальные фаговые белки синтезируются и вставляются в цитоплазматическую или внешнюю мембрану.

• Димеры p5 связывают вновь синтезированную одноцепочечную ДНК и предотвращают преобразование в RF ДНК. Время и затухание трансляции p5 имеют важное значение.
• Синтез RF ДНК продолжается, и количество p5 достигает критической концентрации
• Репликация ДНК переключается на синтез одноцепочечной (+) вирусной ДНК
• структуры p5-ДНК длиной около 800 нм и диаметром 8 нм
• Комплекс p5-ДНК является субстратом в реакции сборки фага

Необычно, что основной белок оболочки может вставлять пост-трансляцию в мембраны, даже те, у которых отсутствуют структуры транслокации, и даже в липосомы без содержания белка.

Исследовать

Джордж Смит, среди других, показал, что фрагменты эндонуклеазы EcoRI могут быть слиты в уникальном Bam-сайте нитчатого фага f1 и, таким образом, экспрессироваться в гене 3, белок p3 которого доступен извне. M13 не имеет этого уникального сайта Bam в гене 3. M13 должен был быть сконструирован так, чтобы иметь доступные сайты вставки, что ограничивало его гибкость при работе со вставками различного размера. Поскольку система фагового дисплея M13 обеспечивает большую гибкость в расположении и количестве рекомбинантных белков на фаге, это популярный инструмент для конструирования или использования в качестве каркаса для наноструктур. Например, фаг может быть сконструирован так, чтобы на каждом конце и по длине был разный белок. Это можно использовать для сборки таких структур, как нанопроволоки из золота или оксида кобальта для батарей, или для упаковки углеродных нанотрубок в прямые пучки для использования в фотоэлектрической энергии.

Смотрите также

• Фаговый дисплей
• Фагемид
• Нитчатый бактериофаг

использованная литература

дальнейшее чтение