Вирус эшерихии MS2 - Escherichia virus MS2

Вирус эшерихии MS2
Капсид MS2
Бактериофаг MS2 структура капсида. Три квазиэквивалентных конформеры помечены синим (цепочка a), зеленым (цепочка b) и пурпурным (цепочка c)
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Область:Рибовирия
Королевство:Орторнавиры
Тип:Ленарвирикота
Учебный класс:Allassoviricetes
Заказ:Левивиралес
Семья:Левивириды
Род:Левивирус
Разновидность:
Вирус эшерихии MS2

Вирус эшерихии MS2 является икосаэдром, одноцепочечным положительным смыслом РНК вирус, поражающий бактерию кишечная палочка и другие члены Энтеробактерии.[1] MS2 является членом семейства близкородственных бактериальных вирусов, которое включает: бактериофаг f2, бактериофаг Qβ, R17 и GA.[2]

История

В 1961 году MS2 был выделен Элвином Джоном Кларком и признан РНК-содержащим фагом, очень похожим на бактериофаг f2.[3]

В 1976 году геном MS2 был первым геномом, который был полностью секвенирован.[4] Это было выполнено Уолтер Фирс и его команда, опираясь на достигнутый ими ранее в 1972 году первый ген, который будет полностью секвенирован, - белок оболочки MS2.[5] Эти последовательности были определены на уровне РНК, тогда как следующее знаковое достижение - последовательность бактериофага. ΦX174 геном в 1977 г. был определен с помощью ДНК.[6] Первой попыткой статистического анализа генома MS2 был поиск закономерностей в нуклеотидной последовательности. Было идентифицировано несколько некодирующих последовательностей, однако во время этого исследования (1979 г.) функции некодирующих паттернов были неизвестны.[7]

Вирусология

Структура

MS2 вирион (вирусная частица) имеет диаметр около 27 нм, как определено с помощью электронной микроскопии.[8] Он состоит из одной копии белка созревания и 180 копий белка оболочки (организованных в виде 90 димеров), расположенных в виде икосаэдр оболочка с триангуляционным числом Т = 3, защищая геномную РНК внутри.[9] Вирион имеет изоэлектрическая точка (pI) 3,9.[10]

По структуре белок оболочки - пятицепочечный. β-лист с двумя α-спирали и заколка для волос. Когда капсид При сборке спирали и шпилька обращены к внешней стороне частицы, а β-лист обращен внутрь.[11]

Геном

подпись
Геном вируса эшерихии MS2
ГенРазмерГенный продуктаа
мат

(MS2g1)

1487 н.созревание

белок

393
cp

(MS2g2)

510 нтбелок оболочки130
лиз

(MS2g3)

295 нтлизисный белок75
представитель

(MS2g4)

2055 нтРНК-репликаза,

бета-субъединица

545

В Геном MS2 является одним из самых маленьких известных, состоящий из 3569 нуклеотидов одноцепочечной РНК.[4] Он кодирует всего четыре белка: белок созревания (А-белок), лизис белок, белок оболочки и репликаза белок.[1] Ген, кодирующий белок лизиса (лиз) перекрывает оба 3'-конца вышестоящего гена (cp) и 5'-конец нижележащего гена (представитель), и был одним из первых известных примеров перекрывающиеся гены. Геном с положительной цепью РНК служит информационная РНК, и транслируется при снятии оболочки вируса внутри клетки-хозяина. Хотя четыре белка кодируются одной и той же информационной / вирусной РНК, не все они выразил на тех же уровнях; экспрессия этих белков регулируется сложным взаимодействием между перевод и Вторичная структура РНК.

Жизненный цикл

MS2 поражает кишечные бактерии, несущие фактор фертильности (F), а плазмида что позволяет клеткам служить донорами ДНК в бактериальная конъюгация. Гены на плазмиде F приводят к продукции F пилус, который служит вирусным рецептором. MS2 прикрепляется к стороне пилуса посредством своего единственного белка созревания. Точный механизм, с помощью которого фаговая РНК попадает в бактерию, неизвестен.

Как только вирусная РНК попадает в клетку, она начинает действовать как информационная РНК для производства фаговых белков. Ген самого распространенного белка, белка оболочки, может быть немедленно переведен. Начало трансляции гена репликазы обычно скрыто во вторичной структуре РНК, но может быть временно открыто как рибосомы проходят через ген белка оболочки. Трансляция репликазы также прекращается после того, как было произведено большое количество белка оболочки; димеры белков оболочки связывают и стабилизируют "оператор РНК" заколка для волос ", блокируя начало репликазы. Начало гена белка созревания доступно в реплицируемой РНК, но скрыто во вторичной структуре РНК в завершенной РНК MS2; это обеспечивает трансляцию лишь очень небольшого числа копий белка созревания на одну РНК. Наконец, Ген протеина лизиса может быть инициирован только рибосомами, которые завершили трансляцию гена протеина оболочки и «возвращаются» к началу гена протеина лизиса с частотой около 5%.[1]

Жизненный цикл бактериофага MS2

Репликация плюс-цепи генома MS2 требует синтеза комплементарной минус-цепи РНК, которую затем можно использовать в качестве матрицы для синтеза новой плюсовой РНК. Репликация MS2 изучена гораздо хуже, чем репликация очень родственных бактериофаг Qβ отчасти потому, что репликазу MS2 сложно выделить, но она, вероятно, будет похожа.[1]

Полагают, что образование вириона инициируется связыванием белка созревания с РНК MS2; на самом деле комплекс белка созревания и РНК заразен. Сборка икосаэдрической оболочки или капсид из белков оболочки может происходить в отсутствие РНК; однако сборка капсида зарождается за счет связывания димера белка оболочки со шпилькой оператора, и сборка происходит при гораздо более низких концентрациях белка оболочки, когда присутствует РНК MS2.[1]

Бактериальный лизис и высвобождение вновь образованных вирионов происходит, когда накоплено достаточное количество лизисного белка. Белок лизиса (L) образует поры в цитоплазматической мембране, что приводит к потере мембранный потенциал и распад клеточная стенка.[1] Известно, что белок лизиса связывается с DnaJ через важный остаток P330.[12] Дипептидный мотив LS на белке L обнаруживается во всем роде Левивирус и, по-видимому, важны для активности лизиса, хотя их различное расположение предполагает, что они развивались независимо.[13]

Приложения

С 1998 г.[14] шпилька оператора MS2 и белок оболочки нашли применение в обнаружении РНК в живых клетках (см. Теги MS2 ). MS2 и другие вирусные капсиды в настоящее время также исследуются в качестве агентов для доставки лекарств. опухоль визуализация, а также приложения для легкой уборки урожая.[15]

MS2, из-за его структурного сходства с норовирусы, его аналогичные оптимальные условия распространения и непатогенность для человека использовались в качестве заменителя норовирусов в исследованиях передачи болезней.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж ван Дуин Дж, Царева Н. (2006). «Одноцепочечные РНК-фаги. Глава 15». В календаре RL (ред.). Бактериофаги (Второе изд.). Издательство Оксфордского университета. С. 175–196. ISBN  978-0195148503.
  2. ^ Ni CZ, White CA, Mitchell RS, Wickersham J, Kodandapani R, Peabody DS, Ely KR (декабрь 1996 г.). «Кристаллическая структура белка оболочки бактериофага GA: модель несобранного димера». Белковая наука. 5 (12): 2485–93. Дои:10.1002 / pro.5560051211. ЧВК  2143325. PMID  8976557.
  3. ^ "Национальная академия наук: тезисы докладов, представленных на осеннем собрании, 29 октября, Ла-Хойя, Калифорния, 30 октября - 1 ноября 1961 г., Лос-Анджелес". Наука. 134 (3488): 1425–37. Ноябрь 1961 г. Bibcode:1961Наука ... 134.1425.. Дои:10.1126 / science.134.3488.1425. PMID  17795773.
  4. ^ а б Фирс В., Контрерас Р., Дуеринк Ф., Хегеман Г., Изерентант Д., Меррегерт Дж., Мин Джоу В., Молеманс Ф., Рэймакерс А., Ван ден Берге А., Фолькаерт Г., Исебаерт М. (апрель 1976 г.). «Полная нуклеотидная последовательность РНК бактериофага MS2: первичная и вторичная структура гена репликазы». Природа. 260 (5551): 500–7. Bibcode:1976Натура.260..500F. Дои:10.1038 / 260500a0. PMID  1264203.
  5. ^ Мин Джоу В., Хэгеман Г., Исебаерт М., Фирс В. (май 1972 г.). «Нуклеотидная последовательность гена, кодирующего белок оболочки бактериофага MS2». Природа. 237 (5350): 82–8. Bibcode:1972 год. 237 ... 82J. Дои:10.1038 / 237082a0. PMID  4555447.
  6. ^ Сэнгер Ф., Air GM, Баррелл Б.Г., Браун Н.Л., Колсон А.Р., Фиддес, Калифорния, Хатчисон, Калифорния, Слокомб П.М., Смит М. (февраль 1977 г.). «Нуклеотидная последовательность ДНК бактериофага phi X174». Природа. 265 (5596): 687–95. Bibcode:1977Натура.265..687С. Дои:10.1038 / 265687a0. PMID  870828.
  7. ^ Эриксон Дж. В., Альтман Г. Г. (апрель 1979 г.). «Поиск закономерностей в нуклеотидной последовательности генома MS2». Журнал математической биологии. 7 (3): 219–30. Дои:10.1007 / BF00275725.
  8. ^ Штраус Дж. Х., Зиншеймер Р. Л. (июль 1963 г.). «Очистка и свойства бактериофага MS2 и его рибонуклеиновой кислоты». Журнал молекулярной биологии. 7: 43–54. Дои:10.1016 / S0022-2836 (63) 80017-0. PMID  13978804.
  9. ^ Валегард К., Лиляс Л., Фридборг К., Унге Т. (май 1990 г.). «Трехмерная структура бактериального вируса MS2». Природа. 345 (6270): 36–41. Bibcode:1990 Натур 345 ... 36 В. Дои:10.1038 / 345036a0. PMID  2330049.
  10. ^ Дауд С.Е., Пиллай С.Д., Ван С., Корапчоглу М.Ю. (1998). «Определение специфического влияния изоэлектрической точки и размера вируса на адсорбцию и перенос вируса через песчаные почвы». Appl. Environ. Microbiol. 64 (2): 405–410. Дои:10.1128 / aem.64.2.405-410.1998. ЧВК  106058. PMID  9464373.
  11. ^ Голмохаммади Р., Валегард К., Фридборг К., Лиляс Л. (декабрь 1993 г.). «Уточненная структура бактериофага MS2 при разрешении 2,8 А». Журнал молекулярной биологии. 234 (3): 620–39. Дои:10.1006 / jmbi.1993.1616. PMID  8254664.
  12. ^ Чамакура К.Р., Тран Дж. С., Янг Р. (июнь 2017 г.). «Лизис MS2 Escherichia coli зависит от шаперона хозяина DnaJ». Журнал бактериологии. 199 (12). Дои:10.1128 / JB.00058-17. ЧВК  5446614. PMID  28396351.
  13. ^ Чамакура К.Р., Эдвардс ГБ, Янг Р. (июль 2017 г.). «Мутационный анализ белка L лизиса MS2». Микробиология. 163 (7): 961–969. Дои:10.1099 / мик. 0.000485. ЧВК  5775895. PMID  28691656.
  14. ^ Бертран Э, Шартран П., Шефер М., Шеной С.М., Зингер Р.Х., Лонг Р.М. (октябрь 1998 г.). «Локализация частиц мРНК ASH1 в живых дрожжах». Молекулярная клетка. 2 (4): 437–45. Дои:10.1016 / S1097-2765 (00) 80143-4. PMID  9809065.
  15. ^ Глазго Дж., Туллман-Эрчек Д. (июль 2014 г.). «Производство и применение инженерных вирусных капсидов». Прикладная микробиология и биотехнология. 98 (13): 5847–58. Дои:10.1007 / s00253-014-5787-3. PMID  24816622.
  16. ^ Fox M (8 сентября 2014 г.). «Вирусы распространяются« как сумасшедшие »в офисе, как показывают исследования». Сегодняшнее шоу.

внешняя ссылка