? ? ? ?今天介紹的病毒是M13噬菌體，她是最長(zhǎng)的噬菌體。

簡(jiǎn)介

? ? ? ?M13 是絲狀噬菌體的成員。該病毒由環(huán)狀正義單鏈DNA(ssDNA)組成，其長(zhǎng)度為6407個(gè)核苷酸，包裹在大約2700個(gè)主要外殼蛋白p8組成的衣殼中，并被四種不同的次要外殼蛋白(p3 和p6在一端，p7 和p9在另一端)中的每一種約5個(gè)拷貝覆蓋。次要外殼蛋白p3附著在宿主大腸桿菌F菌毛尖端的受體上。 生命周期相對(duì)較短，早期噬菌體后代在感染后十分鐘離開(kāi)細(xì)胞。M13噬菌體是溶原性噬菌體，在不殺死宿主細(xì)胞的情況下釋放其后代。 感染導(dǎo)致大腸桿菌草坪出現(xiàn)混濁斑塊，與常規(guī)裂解斑塊相比具有中等不透明度。 然而，在受感染的細(xì)胞中可以看到細(xì)胞生長(zhǎng)速度的降低。M13質(zhì)粒用于許多重組DNA過(guò)程，該病毒還用于噬菌體展示、定向進(jìn)化、納米結(jié)構(gòu)和納米技術(shù)應(yīng)用。

病毒粒子

? ? ? ?噬菌體外殼主要由稱為p8的50個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)組裝而成，該蛋白質(zhì)由噬菌體基因組中的基因8編碼。 對(duì)于野生型M13粒子，需要大約2700個(gè)p8拷貝才能使涂層長(zhǎng)約900 nm。 盡管外套的尺寸是靈活的，并且 p8 拷貝的數(shù)量會(huì)進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)它包裝的單鏈基因組的大小。噬菌體似乎僅限于天然 DNA 含量的大約兩倍。 然而，噬菌體蛋白(p3)的缺失會(huì)阻止從宿主大腸桿菌中完全逃脫，并且可以看到從大腸桿菌宿主中脫落的噬菌體長(zhǎng)度是正常長(zhǎng)度的10-20倍，并帶有多個(gè)噬菌體基因組。

? ? ? ?在細(xì)絲的一端是表面暴露蛋白質(zhì)(p9)的五個(gè)副本和一個(gè)更隱蔽的伴侶蛋白質(zhì)(p7)。如果p8 形成噬菌體的軸，則p9和p7形成顯微照片中可見(jiàn)的“鈍”端。 這些蛋白質(zhì)非常小，分別僅包含33和32個(gè)氨基酸，盡管可以將一些額外的殘基添加到每個(gè)的N端部分，然后呈現(xiàn)在外殼的外面。 在噬菌體顆粒的另一端是暴露的表面(p3)及其較少暴露的輔助蛋白(p6)的五個(gè)副本。 它們形成噬菌體的圓形尖端，并且是感染期間與大腸桿菌宿主相互作用的第一個(gè)蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)p3也是與宿主接觸的最后一個(gè)點(diǎn)，作為來(lái)自細(xì)菌表面的新噬菌體芽。

復(fù)制過(guò)程

? ? ? ? 以下是在大腸桿菌中復(fù)制 M13 所涉及的步驟。

? ? ? ?? 病毒正義鏈 DNA 進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)

? ? ? ?? 互補(bǔ)反義鏈由細(xì)菌酶合成

? ? ? ? DNA 回旋酶是一種 II 型拓?fù)洚悩?gòu)酶，作用于雙鏈 DNA 并催化雙鏈 DNA 中負(fù)超螺旋的形成，最終產(chǎn)物是親本復(fù)制形式 (RF) DNA。

? ? ?? 病毒基因組的轉(zhuǎn)錄和翻譯始于宿主資源，包括 p2。

? ? ? ??噬菌體蛋白 p2 在 RF 中切開(kāi)正義鏈

? ? ? ? 3'-羥基作為產(chǎn)生新病毒鏈的引物

? ? ? ? p2 使置換的病毒正義鏈 DNA 環(huán)化

? ? ? ? 產(chǎn)生的后代雙鏈 RF 分子池

? ? ? ? RF的反義鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板

? ? ? ? mRNA 被翻譯成噬菌體蛋白

? ? ? ?細(xì)胞質(zhì)中的噬菌體蛋白有 p2、p10 和 p5，它們是 DNA 復(fù)制過(guò)程的一部分。 其他噬菌體蛋白被合成并插入細(xì)胞質(zhì)或外膜。

? ? ?? p5 二聚體結(jié)合新合成的單鏈 DNA 并防止轉(zhuǎn)化為 RF DNA。p5 翻譯的時(shí)間和衰減是必不可少的。

? ? ? ?RF DNA合成繼續(xù)，p5數(shù)量達(dá)到臨界濃度

? ? ? DNA復(fù)制切換到正義病毒DNA的合成

? ? ? p5-DNA結(jié)構(gòu)長(zhǎng)約800 nm，直徑約8 nm

? ? ? ?p5-DNA復(fù)合物是噬菌體組裝反應(yīng)的底物

? ? ? ?不同尋常的是，主要外殼蛋白可以在翻譯后插入膜，即使是那些缺乏易位結(jié)構(gòu)的膜，甚至可以插入不含蛋白質(zhì)的脂質(zhì)體。

相關(guān)研究

? ? ? George Smith 等人表明，EcoRI核酸內(nèi)切酶的片段可以融合在f1絲狀噬菌體的獨(dú)特Bam位點(diǎn)，從而在基因3中表達(dá)，其蛋白質(zhì)p3可從外部進(jìn)入。M13噬菌體在基因3中沒(méi)有這個(gè)獨(dú)特的Bam位點(diǎn)。M13噬菌體必須被設(shè)計(jì)成具有可訪問(wèn)的插入位點(diǎn)，這使其在處理不同大小的插入時(shí)的靈活性受到限制。 由于M13噬菌體展示系統(tǒng)在噬菌體上重組蛋白的位置和數(shù)量方面具有很大的靈活性，因此它是構(gòu)建或用作納米結(jié)構(gòu)支架的流行工具。例如，噬菌體可以被設(shè)計(jì)成在每個(gè)末端和沿其長(zhǎng)度具有不同的蛋白質(zhì)。 這可用于組裝用于電池的金或氧化鈷納米線等結(jié)構(gòu)或?qū)⑻技{米管包裝成直束以用于光伏發(fā)電。

? ? ? ?下期是單鏈DNA病毒的收尾，介紹的病毒是輸血傳播病毒(Transfusion?Transmitted Virus)。