Bakteriofagi MS2 - Bacteriophage MS2

Emesvirus zinderi
Bakteriofagin MS2- kapsidirakenne . Kolme lähes ekvivalenttia mukauttajaa on merkitty sinisellä (ketju a), vihreällä (ketju b) ja magentalla (ketju c)
Virusluokitus
(luokittelematon):	Virus
Valtakunta :	Riboviria
Kuningaskunta:	Orthornavirae
Turvapaikka:	Lenarviricota
Luokka:	Leviviricetes
Tilaus:	Norzivirales
Perhe:	Fiersviridae
Suku:	Emesvirus
Laji:	Emesvirus zinderi

Bakteriofagi MS2 ( Emesvirus zinderi ), jota kutsutaan yleisesti MS2: ksi, on ikosaedrinen, positiivisen mielen omaava yksisäikeinen RNA- virus, joka tartuttaa Escherichia coli -bakteerin ja muut Enterobacteriaceaen jäsenet . MS2 on läheisesti läheisten bakteerivirusten perheen jäsen, johon kuuluvat bakteriofaagi f2 , bakteriofaagi Qβ , R17 ja GA.

Historia

Vuonna 1961 MS2 eristettiin Alvin John Clarkin toimesta ja se tunnistettiin RNA: ta sisältäväksi faagiksi, joka oli hyvin samanlainen kuin bakteriofagi f2 .

Vuonna 1976 MS2-genomi oli ensimmäinen täysin sekvensoitu genomi. Tämän saavutti Walter Fiers ja hänen tiiminsä, perustuen aikaisempaan virstanpylvääseen vuonna 1972 ensimmäiseen täysin sekvensoituun geeniin, MS2-takkiproteiiniin. Nämä sekvenssit määritettiin RNA-tasolla, kun taas seuraava maamerkki saavutus, bakteriofagi -X174- genomin sekvenssi vuonna 1977, määritettiin DNA: lla. Ensimmäinen ponnistus MS2-genomin tilastollisessa analyysissä oli mallien etsiminen nukleotidisekvenssistä. Useita koodaamattomia sekvenssejä tunnistettiin, mutta tämän tutkimuksen aikaan (1979) ei-koodaavien kuvioiden toimintoja ei tunnettu.

Virologia

Rakenne

Kaaviokuva Levivirus-virionista (poikkileikkaus ja sivukuva)

MS2- virionin (viruspartikkelin) halkaisija on noin 27 nm elektronimikroskopialla määritettynä. Se koostuu yhdestä kopiosta kypsymisproteiinista ja 180 kopiosta päällysteproteiinia (järjestetty 90 dimeeriksi), jotka on järjestetty ikosaedriseksi kuoreksi, jonka kolmiomäärä on T = 3 , suojaten sisällä olevaa genomista RNA: ta. Virionin isoelektrinen piste (pl) on 3,9.

Päällysteproteiinin rakenne on viisisäikeinen β-arkki, jossa on kaksi a-heleksia ja hiusneula . Kun kapsiidi on koottu, kierteet ja hiusneula ovat hiukkasen ulkopintaa vasten, kun taas β-arkki on sisäpuolta.

Perimä

Bakteriofagi MS2 -genomi

MS2 genomi on yksi pienimmistä tiedossa, joka koostuu 3569 nukleotidin yksijuosteista RNA: ta. Se koodaa vain neljää proteiinia: kypsymisproteiini (A-proteiini), hajoamisproteiini , takkiproteiini ja replikaasiproteiini . Lyysiproteiinia ( lys ) koodaava geeni menee päällekkäin sekä ylävirran geenin 3'-pään ( cp ) että alavirran geenin 5'-pään ( rep ) kanssa, ja se oli yksi ensimmäisistä tunnetuista esimerkeistä päällekkäisistä geeneistä . Positiivinen säikeinen RNA-genomi toimii lähetin-RNA: na , ja se transloidaan viruksen päällystämättömänä isäntäsolussa. Vaikka näitä neljää proteiinia koodaa sama lähetin / virus-RNA, niitä kaikkia ei ekspressoida samoilla tasoilla; Näiden proteiinien ilmentymistä säätelee monimutkainen vuorovaikutus translaation ja RNA: n sekundaarirakenteen välillä .

Elinkaari

MS2 tartuttaa enteeriset bakteerit, jotka kantavat hedelmällisyysfaktoria , plasmidia, jonka avulla solut voivat toimia DNA-luovuttajina bakteerikonjugaatiossa . Geenit F-plasmidissa johtavat F- piluksen tuotantoon , joka toimii viruksen reseptorina. MS2 kiinnittyy piluksen sivuun sen yhden kypsymisproteiinin kautta. Tarkkaa mekanismia, jolla faagi-RNA pääsee bakteeriin, ei tunneta.

Kun viruksen RNA on saapunut soluun, se alkaa toimia viestin RNA : na faagiproteiinien tuottamiseksi. Runsaimman proteiinin, takkiproteiinin, geeni voidaan kääntää välittömästi. Replikaasigeenin translaation alku on yleensä piilotettu RNA: n sekundäärirakenteessa, mutta se voidaan avata ohimenevästi ribosomien kulkiessa takkiproteiinigeenin läpi. Replikaasitranslaatio sammutetaan myös, kun on tehty suuria määriä takkiproteiinia; päällysteproteiinidimeerit sitovat ja stabiloivat RNA: n "operaattorin hiusneula " estäen replikaasin aloituksen. Kypsymisproteiinigeenin alku on käytettävissä replikoituvassa RNA: ssa, mutta piilossa RNA: n sekundäärirakenteessa valmiissa MS2 RNA: ssa; tämä varmistaa vain hyvin muutaman kypsymisproteiinin kopioiden translaation RNA: ta kohti. Lopuksi, hajotusproteiinigeeni voidaan aloittaa vain ribosomeilla, jotka ovat saattaneet päällysteproteiinigeenin translaation loppuun ja "liukastuneet" lyysiproteiinigeenin alkuun, noin 5%: n taajuudella.

Bakteriofagi MS2: n elinkaari

Plusjuosteisen MS2-genomin replikaatio vaatii komplementaarisen miinusjuosteisen RNA: n synteesiä, jota voidaan sitten käyttää templaattina uuden plusjuosteisen RNA: n synteesissä. MS2-replikaatiota on tutkittu paljon vähemmän kuin hyvin läheisen bakteriofagin Qβ: n replikaatio , osittain siksi, että MS2-replikaasia on ollut vaikea eristää, mutta se on todennäköisesti samanlainen.

Virionin muodostumisen uskotaan alkavan sitoutumalla kypsymisproteiini MS2 RNA: han; itse asiassa kypsymisproteiinin ja RNA: n kompleksi on tarttuvaa. Ikoahedrisen kuoren tai kapsidin kokoaminen päällysteproteiineista voi tapahtua ilman RNA: ta; kapsidikokoonpano kuitenkin ydintyy päällysteproteiinidimeerin sitoutumisella käyttäjän hiusneulaan, ja kokoonpano tapahtuu paljon pienemmillä päällysteproteiinipitoisuuksilla, kun läsnä on MS2-RNA.

Bakteerien hajoaminen ja vasta muodostuneiden virionien vapautuminen tapahtuu, kun riittävä hajoamisproteiini on kertynyt. Lysis (L) -proteiini muodostaa huokoset sytoplasmamembraanissa, mikä johtaa kalvopotentiaalin menetykseen ja soluseinän hajoamiseen . Lyysiproteiinin tiedetään sitoutuvan DnaJ: hen tärkeän P330-tähteen kautta. L-proteiinin LS-dipeptidimotiivi löytyy Levivirus- suvusta ja näyttää olevan välttämätön hajoamisaktiivisuudelle, vaikka niiden eri sijainnit viittaavatkin siihen, että ne ovat kehittyneet itsenäisesti.

Sovellukset

Vuodesta 1998 lähtien MS2-operaattorin hiusneula ja päällysteproteiini ovat löytäneet käyttökelpoisuuden RNA: n havaitsemiseksi elävissä soluissa (katso MS2-merkintä ). MS2 ja muut viruskapsideja ovat myös parhaillaan tutkimuksen aineina lääkeaineen, kasvaimen kuvantamiseen , ja valoa keräävien sovelluksia.

MS2: ta, sen rakenteellisen samankaltaisuuden vuoksi norovirusten , samanlaisten optimaalisten proliferaatio-olosuhteiden ja ei-patogeenisyyden vuoksi ihmisillä, on käytetty norovirusten korvikkeena taudin leviämisen tutkimuksissa.

Katso myös

• bakteriofagi
• bakteriofaagi f2
• bakteriofagi Qβ
• phi-X174-faagi

Viitteet

Ulkoiset linkit

• Täydellinen genomi (eristää myös R17 , DL16 ja J20 )