Фаг Т7 - T7 phage

"Gp5" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. GP5.
Вирус эшерихии Т7
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Царство:Дуплоднавирия
Королевство:Heunggongvirae
Тип:Уровирикота
Класс:Caudoviricetes
Порядок:Caudovirales
Семья:Автографивирусы
Род:Тезептимавирус
Виды:
Вирус эшерихии Т7

Бактериофаг Т7 (или Фаг Т7) это бактериофаг, вирус, поражающий бактерии. Поражает большинство штаммов кишечная палочка и полагается на эти хосты для своего размножения. Бактериофаг Т7 имеет литический жизненный цикл, что означает, что он разрушает зараженную клетку. Он также обладает рядом свойств, которые делают его идеальным фагом для экспериментов: его очистка и концентрация дали согласованные значения в химических анализах;[1] его можно сделать неинфекционным при воздействии ультрафиолета;[2] и его можно использовать в фаговый дисплей клонировать РНК-связывающие белки.[2]

Открытие

В исследовании 1945 года Демерека и Фано,[3] Т7 был использован для описания одного из семи типов фагов (от Т1 до Т7), которые литически растут на Кишечная палочка; [4] Хотя все семь фагов были пронумерованы произвольно, позднее было обнаружено, что фаги с нечетными номерами или Т-нечетные фаги имеют общие морфологические и биохимические особенности, которые отличают их от Т-четных фагов.[5] Прежде чем физически называться Т7, фаг использовался в предыдущих экспериментах. Немецко-американский биофизик Макс Дельбрюк работал с тем же вирусом в конце 1930-х годов, назвав его фагом δ, а французско-канадский микробиолог Феликс д'Эрель вероятно, изучал своего близкого родственника в 1920-х годах.[6][4]

Хосты

T7 растет на грубых штаммах кишечная палочка (т.е. без полноразмерных О-антиген полисахарид на их поверхности) и некоторые другие кишечные бактерии, но и близкие родственники заражают гладкие и даже капсулированные штаммы.[7] E. coli более устойчива к Т7, чем к некоторым другим подобным фагам.

Структура вириона

Вирус имеет сложную структурную симметрию с капсид фага, который икосаэдр (двадцать граней) с внутренним диаметром 55нм и хвост диаметром 19 нм и длиной 28,5 нм, прикрепленный к капсиду.[8] Выброс белков из капсида при заражении приводит к изменению структуры вируса при попадании в клетку.[9]

Геном

В геном фага Т7[10] был одним из первых полностью секвенированных геномов и был опубликован в 1983 году.[11] Голова фаговой частицы содержит примерно 40 kbp дцДНК геном, кодирующий 55 белков.[12]

Схематическое изображение генома фага Т7. Ящики - это гены, числа - номера генов. Цвета указывают на функциональные группы, как показано. Белые прямоугольники - это гены с неизвестной функцией или без аннотации. Изменено после [13]

Жизненный цикл

Жизненный цикл Т7 составляет 17 минут при 37 ° C, то есть время от инфицирования до лизиса клетки-хозяина, когда высвобождается новый фаг. Из-за короткого Инкубационный период, большинство физиологических исследований проводится при 30 ° C, когда инфицированные клетки лизируются через 30 минут. Однако были выделены высокофункциональные штаммы Т7 с латентным периодом всего ~ 11 мин при 37 ° C, выращиваемых в оптимальных условиях с результатами в богатой среде. Этот адаптированный фаг может эффективно увеличивать свою популяцию более чем на 10%.13 за один час роста.[14]

Заражение бактериями-хозяевами

Фаг Т7 распознает определенные рецепторы на поверхности Кишечная палочка клетки. Он связывается с поверхностью клетки своими хвостовыми волокнами. У некоторых штаммов T7 хвостовые волокна заменены хвостовыми шипами, которые ухудшают О- или К-антигены на поверхности клетки посредством ферментативная активность.

с ферментативной активностью, которая разрушает O- или K-антигены на поверхности клетки. Использование процесса адсорбции и проникновения лизоцимы создать отверстие в пептидогликановый слой стенки бактериальной клетки, что позволяет переносить вирусную ДНК в бактерию. Короткий короткий хвост T7-подобного фага слишком короткий, чтобы охватить клеточную оболочку, и для того, чтобы выбросить геном фага в клетку при инициации инфекции, белки вириона должны сначала создать канал на кончике хвоста. в цитоплазму клетки.[15]Фаг также высвобождает пять белков, необходимых для начала репликации вирусного генома и расщепления генома хозяина.[16] Бактериофаг T7 был разработан для преодоления некоторых защитных механизмов бактерий-хозяев, включая клеточную стенку пептидогликана и CRISPR система.[16] Как только фаг T7 вставляет вирусный геном, процесс репликации ДНК генома хозяина останавливается и начинается репликация вирусного генома.

В оптимальных условиях фаг T7 может завершить литический процесс в течение 25 минут, что приведет к гибели Кишечная палочка клетка-хозяин. Во время лизиса вирус может произвести более 100 потомков.[16]

Компоненты

Gp5 (кодируется геном gp5) является фагом Т7 ДНК-полимераза. Полимераза Т7 использует Кишечная палочка эндогенный тиоредоксин, белок РЕДОКС, как скользящий зажим во время фага Репликация ДНК (хотя тиоредоксин обычно выполняет другую функцию). Скользящий зажим удерживает полимеразу на ДНК, что увеличивает скорость синтеза.[17]

Репликация и восстановление ДНК

Фаг Т7 имеет самый простой из известных ДНК ответственный, состоящий из геликаза и прима которые проживают в одном полипептид цепь, которая образует гексамер в присутствии ДНК и АТФ или dTTP. T7 ДНК-полимераза при поддержке Кишечная палочка тиоредоксин, выполняет оба синтез ведущей и отстающей цепи ДНК.

В фаге Т7 Двухцепочечные разрывы ДНК вероятно, репарации путем вставки участка донорской ДНК в разрыв на сайте разрыва.[18] Этому ремонту двунитевых разрывов способствует ген 2,5 белка, который способствует отжиг гомологичных комплементарных цепей ДНК.[19]

Репликативные промежуточные продукты

В репликация внутриклеточной ДНК фага Т7, когда он растягивается после лизиса клетки, обычно длиннее, чем хромосома зрелого фага (от 11 до 15 мкМ), и может иметь форму сильно сцепленных линейных цепей, длина которых в 66 раз превышает длину хромосомы зрелого фага.[20] Реплицирующуюся ДНК можно также увидеть в форме спиральных кольцевых структур, которые, по-видимому, соответствуют многопетлевым конфигурациям ДНК, в которых сверхспиральные скручивания, необходимые для уплотнения ДНК, устраняются за счет разрыва цепи при лизисе клеток.

Приложения в молекулярной биологии

Последовательность промотора Т7 широко используется в молекулярная биология из-за его чрезвычайно высокой близости к РНК-полимераза Т7 и, следовательно, высокий уровень самовыражения.[2][1]

T7 использовался как модель в синтетическая биология. Чан и другие. (2005) "рефакторинг "геном Т7, заменяя примерно 12 kbp его генома с помощью инженерной ДНК.[21] Разработанная ДНК была разработана таким образом, чтобы с ней было проще работать несколькими способами: отдельные функциональные элементы были разделены эндонуклеаза рестрикции сайты для простой модификации, а перекрывающиеся белковые кодирующие домены были разделены и, при необходимости, модифицированы одной парой оснований тихие мутации.T7 был протестирован на людях остеосаркома для лечения опухолевых клеток.

использованная литература

  1. ^ а б Студье, Ф. Уильям (1969-11-01). «Генетика и физиология бактериофага Т7». Вирусология. 39 (3): 562–574. Дои:10.1016/0042-6822(69)90104-4. ISSN  0042-6822. PMID  4902069.
  2. ^ а б c Тисалу, Тамбет; Sugahara, Kazuki N .; Руослахти, Эркки (01.01.2012), Виттруп, К. Дейн; Вердин, Грегори Л. (ред.), «Глава вторая - Отображение сосудистых почтовых индексов с помощью фагового дисплея», Методы в энзимологии, Белковая инженерия для терапии, Часть B, Academic Press, 503: 35–56, Дои:10.1016 / B978-0-12-396962-0.00002-1, PMID  22230564, получено 2019-11-18
  3. ^ Демерец М., Фано У (март 1945 г.). «Устойчивые к бактериофагам мутанты Escherichia Coli». Генетика. 30 (2): 119–36. ЧВК  1209279. PMID  17247150.
  4. ^ а б Лобокка М, Шибальский, ред. (2012-12-31). Бактериофаги. Академическая пресса. С. 226–. ISBN  978-0-12-394788-8.
  5. ^ Каммак, Ричард; Этвуд, Тереза; Кэмпбелл, Питер; Пэриш, Ховард; Смит, Энтони; Велла, Франк; Стирлинг, Джон, ред. (2006). Оксфордский словарь биохимии и молекулярной биологии. Издательство Оксфордского университета. Дои:10.1093 / acref / 9780198529170.001.0001. ISBN  9780191727641.
  6. ^ d’Herelle, F. (1926). Бактериофаг и его поведение. Балтимор, Мэриленд: Уильямс и Уилкинс
  7. ^ Молинью И. Дж. (2006). Глава 20: Группа T7. В: Бактериофаги (Р. Календарь, изд.), Стр. 277. Oxford University Press, Oxford.
  8. ^ "Тесептимавирус ~ страница ViralZone". viralzone.expasy.org. Получено 2019-11-18.
  9. ^ Molineux, Ian J .; Панджа, Дебабрата (март 2013 г.). «Открытие пробки: механизмы выброса фагового генома». Обзоры природы Микробиология. 11 (3): 194–204. Дои:10.1038 / nrmicro2988. ISSN  1740-1534. PMID  23385786. S2CID  205498472.
  10. ^ «Геном бактериофага Т7». Получено 18 мая 2011.
  11. ^ Dunn, J. J .; Studier, F. W. (1983). «Полная нуклеотидная последовательность ДНК бактериофага Т7 и расположение генетических элементов Т7». Журнал молекулярной биологии. 166 (4): 477–535. Дои:10.1016 / S0022-2836 (83) 80282-4. PMID  6864790.
  12. ^ «Унипрот: эталонный протеом бактериофага Т7».
  13. ^ Häuser, R; Blasche, S; Докланд, Т; Haggård-Ljungquist, E; фон Брунн, А; Салас, М; Casjens, S; Molineux, I; Uetz, P (2012). Белковые взаимодействия бактериофагов. Достижения в вирусных исследованиях. 83. С. 219–98. Дои:10.1016 / B978-0-12-394438-2.00006-2. ISBN  9780123944382. ЧВК  3461333. PMID  22748812.
  14. ^ Heineman, R. H .; Бык, Дж. Дж. (2007). «Тестирование оптимальности с помощью экспериментальной эволюции: время лизиса в бактериофаге». Эволюция. 61 (7): 1695–1709. Дои:10.1111 / j.1558-5646.2007.00132.x. ЧВК  1974807. PMID  17598749.
  15. ^ Chang, C. Y .; Кемп, П; Молинью И. Дж. (2010). «Gp15 и gp16 взаимодействуют при транслокации ДНК бактериофага T7 в инфицированную клетку». Вирусология. 398 (2): 176–86. Дои:10.1016 / j.virol.2009.12.002. ЧВК  2825023. PMID  20036409.
  16. ^ а б c «Новые подробности о взаимодействиях бактериофага Т7 с хозяином». Архивировано из оригинал на 17.08.2011.
  17. ^ Джеффри, Констанс Дж. (1999-01-01). «Подрабатывающие белки». Тенденции в биохимических науках. 24 (1): 8–11. Дои:10.1016 / S0968-0004 (98) 01335-8. ISSN  0968-0004. PMID  10087914.
  18. ^ Lai YT, Masker W. Ремонт двухцепочечных разрывов путем включения молекулы гомологичной ДНК. Mol Microbiol. 2000 апр; 36 (2): 437-46. PMID  10792729
  19. ^ Yu M, Masker W. Однонитевой ДНК-связывающий белок T7, но не геликаза T7, необходим для репарации двухцепочечных разрывов ДНК. J Bacteriol. 2001 Март; 183 (6): 1862-9. PMID  11222583
  20. ^ Бернштейн С, Бернштейн Х. Спиральные кольца ДНК, высвобождаемые из клеток, инфицированных бактериофагами Т7 или Т4, или из неинфицированных Escherichia coli. J Virol. 1974 июн; 13 (6): 1346-55. DOI: 10.1128 / JVI.13.6.1346-1355.1974. PMID: 4598784; PMCID: PMC355455.
  21. ^ Чан Л.Ю., Косури С., Энди Д. (2005). «Рефакторинг бактериофага Т7». Молекулярная системная биология. 1: E1 – E10. Дои:10.1038 / msb4100025. ЧВК  1681472. PMID  16729053.

внешние ссылки