Бактериофаг M13 - M13 bacteriophage
 | Эта статья возможно содержит оригинальные исследования. (Май 2012 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Май 2012 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
| Вирус эшерихии M13 | |
|---|---|
 | |
| Синий: Пальцевый белок pIII; Коричневый: белок пальто pVI; Красный: Покровный белок pVII; Лаймегрин: белок оболочки pVIII; Фуксия: Coat Protein pIX; Фиолетовый: одноцепочечная ДНК | |
Классификация вирусов  | |
| (без рейтинга): | Вирус |
| Область: | Моноднавирия |
| Королевство: | Loebvirae |
| Тип: | Hofneiviricota |
| Учебный класс: | Faserviricetes |
| Заказ: | Tubulavirales |
| Семья: | Inoviridae |
| Род: | Иновирус |
| Разновидность: | Вирус эшерихии M13 |
M13 это нитевидный бактериофаг состоит из кольцевой одноцепочечной ДНК (оцДНК ), что составляет 6407 нуклеотиды заключен примерно в 2700 копий основной белок оболочки P8 и покрыт 5 копиями двух разных минорных белков оболочки (P9, P6, P3) на концах.[1] Минорный белок оболочки P3 прикрепляется к рецептору на конце F пилус хозяина кишечная палочка Жизненный цикл M13 относительно короткий, раннее потомство фага выходит из клетки через десять минут после заражения. M13 - хронический фаг, высвобождающий свое потомство, не убивая клетки-хозяева. Инфекция вызывает появление мутных бляшек в Кишечная палочка газоны промежуточной непрозрачности по сравнению с обычными бляшками лизиса. Однако в инфицированных клетках наблюдается снижение скорости роста клеток. M13 плазмиды используются для многих рекомбинантных ДНК процессы, и вирус также использовался для фаговый дисплей, направленная эволюция, наноструктуры и нанотехнологии Приложения.[2][3][4]
Фаговые частицы
Оболочка фага в основном собирается из 50 аминокислота белок называется pVIII (или p8), который кодируется ген VIII (или g8) в фаге геном. Для дикого типа M13, требуется приблизительно 2700 движущихся 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. Например, когда геном фага был мутирован, чтобы уменьшить количество оснований ДНК (с 6,4 т.п.н. до 221 п.н.),[5] затем количество копий p8 было уменьшено до менее 100, в результате чего покрытие p8 уменьшилось, чтобы соответствовать уменьшенному геному. Фаг, по-видимому, ограничен примерно вдвое большим количеством естественной ДНК. Однако делеция фагового белка (p3) предотвращает полное ускользание от хозяина. Кишечная палочка, а фаг, длина которого в 10-20 раз превышает нормальную длину с несколькими копиями генома фага, может выделяться из Кишечная палочка хозяин.
На поверхности фага есть еще четыре белка, два из которых были тщательно изучены. На одном конце филамента находятся пять копий открытого на поверхности pIX (p9) и более скрытого белка-компаньона, pVII (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 экспонированного на поверхности pIII (p3) и его менее экспонированного вспомогательного белка, pVI (p6). Они образуют закругленный кончик фага и являются первыми белками, которые взаимодействуют с Кишечная палочка хозяин во время заражения. p3 также является последней точкой контакта с хозяином как новый зачаток фага с бактериальной поверхности.
Репликация в Кишечная палочка
Ниже приведены шаги, связанные с репликацией M13 в Кишечная палочка.
- Вирусная (+) цепь ДНК входит цитоплазма
- Дополнительная (-) прядь синтезируется бактериальными ферментами
- ДНК-гираза, а топоизомераза типа II действует на двухцепочечная ДНК и катализирует образование отрицательные суперспирали в двухцепочечной ДНК
- Конечный продукт - ДНК родительской репликативной формы (РФ).
- Транскрипция и трансляция вирусного генома начинается с ресурсов хозяина, включая PII.
- Белок фага pII разрывает (+) цепь в РФ.
- 3'-гидроксил действует как праймер при создании новой вирусной цепи
- pII делает циркуляризацию вытесненной вирусной (+) цепи ДНК
- Пул дочерних двухцепочечных молекул RF
- Отрицательная цепь RF является шаблоном транскрипции
- мРНК транслируются в фаговые белки
Фаговые белки в цитоплазме - это pII, pX и pV, и они являются частью процесса репликации ДНК. Другие фаговые белки синтезируются и вставляются в цитоплазматическую или внешнюю мембрану.
- Димеры pV связывают вновь синтезированную одноцепочечную ДНК и предотвращают преобразование в ДНК RF. Время и затухание трансляции P5 имеют важное значение. [6]
- Синтез RF ДНК продолжается, и количество pV достигает критической концентрации
- Репликация ДНК переключается на синтез одноцепочечной (+) вирусной ДНК
- Структуры pV-ДНК примерно от 800 нм в длину и 8 нм в диаметре
- Комплекс pV-ДНК является субстратом в реакции сборки фага
Исследование
Джордж Смит, среди других, показал, что фрагменты EcoRI эндонуклеаза могли быть слиты в уникальном Bam-сайте нитчатого фага f1 и, таким образом, экспрессироваться в гене III, чей белок pIII был доступен извне. M13 не имеет этого уникального сайта Bam в гене III. M13 должен был быть сконструирован так, чтобы иметь доступные сайты встраивания, 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 строить или служить каркасом для наноструктур.[7] Например, фаг может быть сконструирован таким образом, чтобы на каждом конце и по длине был разный белок. Это может быть использовано для сборки таких структур, как нанопроволока из золота или оксида кобальта для батарей.[8] или упаковать углеродные нанотрубки в прямые пучки для использования в фотовольтаике.[9]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Опелла С.Дж., Стюарт П.Л., Валентайн К.Г. (февраль 1987 г.). «Структура белка методом твердотельной ЯМР-спектроскопии». Ежеквартальные обзоры биофизики. 19 (1–2): 7–49. Дои:10.1017 / S0033583500004017. PMID 3306759.
- ^ Халил А.С., Феррер Дж.М., Брау Р.Р., Коттманн С.Т., Норен С.Дж., Ланг М.Дж., Белчер А.М. (март 2007 г.). «Привязка и растяжение одиночного бактериофага М13». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (12): 4892–7. Дои:10.1073 / pnas.0605727104. ЧВК 1829235. PMID 17360403.
- ^ Сутивангчароен Н., Ли Т., Ли К., Томпсон П., Ю С., Ван К. (май 2011 г.). «Наносборки бактериофаг-полимер М13 как средства доставки лекарств». Нано исследования. 4 (5): 483–93. Дои:10.1007 / s12274-011-0104-2.
- ^ Эсвелт, Кевин М .; Карлсон, Джейкоб С .; Лю, Дэвид Р. (28 апреля 2011 г.). «Система непрерывной направленной эволюции биомолекул». Природа. 472 (7344): 499–503. Bibcode:2011Натура.472..499E. Дои:10.1038 / природа09929. ISSN 0028-0836. ЧВК 3084352. PMID 21478873.
- ^ Спектри Л., Буллит Э., Хориучи К., Модель П, Рассел М., Маковски Л. (декабрь 1992 г.). «Конструирование микрофагового варианта нитчатого бактериофага». Журнал молекулярной биологии. 228 (3): 720–4. Дои:10.1016 / 0022-2836 (92) 90858-ч. PMID 1469710.
- ^ «Моделирование жизненного цикла M13 II: Исследование механизмов контроля инфекции M13 и установление состояния носительства». Вирусология. 500: 275–284. 2017-01-01. Дои:10.1016 / j.virol.2016.08.015. ISSN 0042-6822.
- ^ Хуан И, Чан Си, Ли С. К., Гао Й, Ху Э. Л., Де Йорео Дж., Белчер А. М. (июль 2005 г.). «Программируемая сборка наноархитектур с использованием генно-инженерных вирусов». Нано буквы. 5 (7): 1429–34. Bibcode:2005NanoL ... 5.1429H. Дои:10.1021 / nl050795d. PMID 16178252.
- ^ Нам К.Т., Ким Д.В., Ю П.Дж., Чан Си, Митонг Н., Хаммонд П.Т. и др. (Май 2006 г.). «Синтез и сборка нанопроволок для электродов литий-ионных аккумуляторов с использованием вирусов». Наука. 312 (5775): 885–8. Bibcode:2006Научный ... 312..885N. Дои:10.1126 / science.1122716. PMID 16601154.
- ^ Данг X, Йи Х, Хэм М.Х., Ци Дж., Юн Д.С., Ладевски Р. и др. (Апрель 2011 г.). «Самосборные одностенные углеродные нанотрубки на основе вирусов для высокоэффективного сбора электронов в фотоэлектрических устройствах». Природа Нанотехнологии. 6 (6): 377–84. Bibcode:2011НатНа ... 6..377Д. Дои:10.1038 / nnano.2011.50. PMID 21516089.
дальнейшее чтение
- Барбас К.Ф., Бертон Д.Р., Сильверман Г.Дж. (октябрь 2004 г.). Фаговый дисплей: лабораторное руководство (1-е изд.). Лабораторный пресс Колд Спринг-Харбор. ISBN 978-0-87969-740-2.
- Мессинг Дж (1993). «Клонирующие машины M13» (PDF). В Griffin H.G., Griffin A.M. (ред.). Протоколы секвенирования ДНК. Методы молекулярной биологии ™. Методы молекулярной биологии. 23. Humana Press. С. 9–22. Дои:10.1385/0-89603-248-5:9. ISBN 0-89603-248-5. PMID 8220775. Архивировано 19 февраля 2012 года.CS1 maint: неподходящий URL (связь)