Бактеріофаг ΦX174

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Бактеріофаг ΦX174
Модель капсиду фага ΦX174
Модель капсиду фага ΦX174
Класифікація вірусів
Група: Група II (віруси із однонитковою ДНК)
Царство: Віруси
Родина: Microviridae
Рід: Microvirus
Вид: Бактеріофаг ΦX174
Посилання
Commons-logo.svg Вікісховище: Bacteriophage Phi X 174
EOL: 540716
US-NLM-NCBI-Logo.svg NCBI: 10847

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

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[ред.ред. код]

Бактеріофаг ΦX174 був використаний у як модельний об'єкт у багатьох знакових експериментах генетики, молекулярної і синтетичної біології. Цей вірус вперше описаний на початку 1950-их у лабораторії Сінсгаймера. Поштвохом до інтенсивного дослідження ΦX174, і в меншій мірі інших бактеріофагів із однонитковою ДНК, був надзвичайно малий розмір їхніх геномів, через що, існувала переспектива вивчити їх повністю. Коротка «хромосома» ΦX174 стала першою молекулою ДНК виділеною до гомогенності, і саме вона була використана 1961 року для демонстрації інфекційних властивостей вірусних ДНК. 1967 Гуліан, Корнберг і Сінсгаймер провели синтез геному ΦX174 у безклітинному середовищі за допомогою ДНК-полімерази, що використовувала оригінальну ДНК як зразок. Оскільки отримана нуклеїнова кислота виявилась інфекційною, це досягнення було охарактеризоване як створення першого «життя у пробірці»[2].

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 таокж став одним із перших синтетичних вірусів, услід за РНК-овим поліовірусом. Його повністю функціональний геном був отриманий методом олігонуклеотидного синтезу 2003 року у лабораторії Крейга Вентера. Також вдалось зібрати капсид цього бактеріофага in vitro[2].

Будова віріона[ред.ред. код]

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[4]. На поверхні розташовані 12 п'ятигранних шипів, кожен увторений 5-ма G-ланцюгами і одним H, припускається, що вони беруть участь розпізнаванні клітини-живителя, приєднання до неї, і введені ДНК фага в бактерію[4]. 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[5][6].

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[4].

Стуркутура геному[ред.ред. код]

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)[7].

Життєвий цикл[ред.ред. код]

Коли одноланцюгова ДНК фага ΦX174 потрапляє у клітину кишкової палички, вона відразу ж перетворюється у дволанцюгову реплікативну форму (РФ) бактерійними ДНК-полімеразами. РФ далі використовуєтсья 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[7].

Примітки[ред.ред. код]

  1. Reece RJ (2004). Analysis of Genes and Genomes. John Wiley & Sons. с. 296. ISBN 0470843802. 
  2. а б в Smith HO, Hutchison CA 3rd, Pfannkoch C, Venter JC Generating a synthetic genome by whole genome assembly: phiX174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides // PNAS, 100 (Dec 2003) (26) 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'» (en). The Guardian. Процитовано 26 листопада 2013. 
  4. а б в Leclerc, Eugene J. (2002). «Single-Stranded DNA Phages». Modern Microbial Genetics. Willey-Liss, Inc. ISBN 0471386650. 
  5. David Goodsell (February 2000). «Bacteriophage phiX174». RCSB Protein Data Bank Molecule of the Month (en). Процитовано 26 листопада 2013. 
  6. 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, 288 (May 1999) (4) С. 595-608. — PMID:10329166.
  7. а б Prescott L.M. (2002). Microbiology (вид. 5th). McGraw−Hill. с. 388. ISBN 0-07-282905-2. 

Посилання[ред.ред. код]