Бактеріофаг ΦX174

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
Вікісховище: Bacteriophage Phi X 174
EOL: 540716
NCBI: 10847

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.

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 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

[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[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

[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)[8].

Життєвий цикл

[ред. | ред. код]

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

[ред. | ред. код]
  1. ↑ Reece RJ (2004). Analysis of Genes and Genomes. John Wiley & Sons. с. 296. ISBN 0470843802.
  2. ↑ а б 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. Архів оригіналу за 27 листопада 2013. 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. ↑ а б в 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. [Архівовано 2 грудня 2013 у Wayback Machine.]
  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. ↑ а б Prescott L.M. (2002). Microbiology (вид. 5th). McGraw−Hill. с. 388. ISBN 0-07-282905-2.

Посилання

[ред. | ред. код]