Бактеріофаг ΦX174

Бактеріофаг ΦX174 (читається «фі десять сто сімдесят чотири») — коліфаг (вірус, що паразитує у клітинах кишкової палички) родини Microviridae, віріони мають ікосаедричну симетрію, геном представлений одноланцюговою кільцевою ДНК.

?
Бактеріофаг ΦX174

Модель капсиду фага ΦX174
Класифікація вірусів
Група: Група II (віруси із однонитковою ДНК)
Царство: Віруси
Родина: Microviridae
Рід: Microvirus
Вид: Бактеріофаг ΦX174
Посилання
Вікісховище: Bacteriophage Phi X 174
EOL: 540716
NCBI: 10847

1977 року завдяки праці Фредеріка Сенгера та його співробітників фаг ΦX174 став першим біологічним об'єктом, ДНК-геном якого було секвеновано[1]. Групі Крейга Вентера у 2003 році вдалось синтезувати хімічним шляхом ДНК цього вірусу, що здатна викликати інфекцію у бактерій і забезпечувати утворення повноцінних вірусних частинок[2][3].

Історія дослідження

Бактеріофаг ΦX174 був використаний як модельний об'єкт у багатьох знакових експериментах генетики, молекулярної і синтетичної біології. Цей вірус вперше описаний на початку 1950-их у лабораторії Сінсгаймера. Поштовхом до інтенсивного дослідження ΦX174, і в меншій мірі інших бактеріофагів із однонитковою ДНК, був надзвичайно малий розмір їхніх геномів, через що існувала перспектива вивчити їх повністю. Коротка «хромосома» ΦX174 стала першою молекулою ДНК виділеною до гомогенності, і саме її використали 1961 року для демонстрації інфекційних властивостей вірусних ДНК. 1967 Гуліан, Корнберг і Сінсгаймер синтезували геному ΦX174 у безклітинному середовищі за допомогою ДНК-полімерази, що використовувала оригінальну ДНК як зразок. Отримана нуклеїнова кислота виявилась інфекційною, тому це досягнення характеризували як створення першого «життя у пробірці»[2], хоча не усі вчені вважають віруси живими організмами.

У 1977 році Фредерік Сенгер і Алан Коулсон повністю секвенували геном фага ΦX174 новим методом, за винахід якого Сенгер був нагороджений Нобелівською премією з хімії у 1980. ΦX174 також став одним із перших синтетичних вірусів, услід за РНК-овим поліовірусом. Його повністю функціональний геном отримали методом олігонуклеотидного синтезу 2003 року у лабораторії Крейга Вентера. Також вдалось зібрати капсид цього бактеріофага in vitro[4].

Будова віріона
Прокапсид фага ΦX174 зі скафолдними білками
Переріз через капсид, ДНК не показано

Капсид фага ΦX174 має ікосаедричну симетрію і в основному побудований із шістдесяти F-ланцюгів, його діаметр становить близько 25 нм[5]. На поверхні розташовані 12 п'ятигранних шипів, кожен утворений 5-ма G-ланцюгами і одним H, припускається, що вони беруть участь розпізнаванні бактерії жертви, приєднанні до неї, і введені ДНК фага у бактерійну клітину[5]. Під час збору вірусної частинки F і G ланцюги спонтанно формують п'ятигранники, що містять по п'ять копій кожного білка. Ці структури об'єднуються у цілісний віріон із ДНК всередині із допомогою скафолдних білків D і B, що приєднуються із зовнішньої і внутрішньої сторони п'ятигранників. Ці білки входять до складу незрілих капсидів — прокапсидів, — але не виявлені в інфекційних вірусних частинках[6][7].

ДНК у вірусній частинці формує щільну серцевину, її негативні заряди нейтралізуються поліамінами, а також позитивними зарядами білків капсиду. Серцевина також містить пептид J, що можливо, потрібний для конденсації ДНК[5].

Структура геному

Геном фага ΦX174 стислий, він представлений однією однонитковою кільцевою ДНК довжиною 5386 нуклеотидів і містить 11 генів, частина із яких перекриваються. Нитка ДНК є позитивною, тобто містить таку ж послідовність нуклеотидів, як і мРНК (за винятком заміни Т на У)[8].

Життєвий цикл

Коли одноланцюгова ДНК фага ΦX174 потрапляє у клітину кишкової палички, вона відразу ж перетворюється у дволанцюгову реплікативну форму бактерійними ДНК-полімеразами. Реплікативна форма далі використовується для реплікації, синтезу мРНК і утворення (+) одноланцюгових ДНК, що ввійдуть до складу вірусних частинок. Фаг ΦX174 є вірулентним, тобто після збору віріонів вони покидають живителя шляхом лізису[8].

Примітки
  1. Reece RJ (2004). Analysis of Genes and Genomes. John Wiley & Sons. с. 296. ISBN 0470843802.
  2. Smith HO, Hutchison CA 3rd, Pfannkoch C, Venter JC. Generating a synthetic genome by whole genome assembly: phiX174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides // PNAS. — 2003. — Т. 100, вип. 26 (Dec). — С. 15440–15445. — DOI:10.1073/pnas.2237126100. — PMID:14657399.
  3. Zoë Corbyn (October 2013). Craig Venter: 'This isn't a fantasy look at the future. We are doing the future' (англ.). The Guardian. Процитовано 26 листопада 2013.
  4. Cherwa JE Jr, Organtini LJ, Ashley RE, Hafenstein SL, Fane BA. In vitro assembly of the øX174 procapsid from external scaffolding protein oligomers and early pentameric assembly intermediates // J Mol Biol. — 2011. — Т. 412, вип. 3 (Sep). — С. 387-96. — DOI:10.1016/j.jmb.2011.07.070. — PMID:21840317.
  5. Leclerc, Eugene J. (2002). Single-Stranded DNA Phages. Modern Microbial Genetics. Willey-Liss, Inc. ISBN 0471386650.
  6. David Goodsell (February 2000). Bacteriophage phiX174. RCSB Protein Data Bank Molecule of the Month (англ.). Архів оригіналу за 2 грудня 2013. Процитовано 26 листопада 2013.
  7. Dokland T, Bernal RA, Burch A, Pletnev S, Fane BA, Rossmann MG. The role of scaffolding proteins in the assembly of the small, single-stranded DNA virus phiX174 // J Mol Biol. — 1999. — Т. 288, вип. 4 (May). — С. 595-608. — PMID:10329166.
  8. Prescott L.M. (2002). Microbiology (вид. 5th). McGraw−Hill. с. 388. ISBN 0-07-282905-2.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.