Ce este în capul bacteriofagului • Galina Klink • Imaginea științifică a zilei pe "Elemente" • Virusologie

Ce este în capul bacteriofagului

Această micrografă, luată cu un microscop crioelectronic, captează capul icosaedar al unui bacteriofag (virus care infectează bacteriile) T4. T4 este specializat în enterobacterii, inclusiv Escherichia coli (Escherichia coli). Acesta este un bacteriofag destul de mare, lățimea lui este de aproximativ 90 nm, iar lungimea lui este de 200 nm. Blocurile roșii din interiorul capului din fotografie sunt ADN bine ambalate. De fapt, pe lângă ADN, nu există nimic în capul fagului, numai coaja proteică este capsida.

Genomul fagului T4 este imens, conține 168,903 perechi de nucleotide – de 30 de ori mai mici decât genomul gazdei sale, Escherichia coli. Escherichia coli. Pentru comparație, lungimea genomului papillomavirus uman este de 8000 de perechi de baze. Ce codifică un astfel de ADN lung de bacteriofag și cum se potrivește chiar în capul unui virus?

Fage T4 este unul dintre cei mai complexi viruși. El poartă în ADN-ul său aproximativ 300 de gene care codifică proteine, dintre care numai 69 sunt necesare pentru a supraviețui în condiții standard de laborator. Majoritatea proteinelor din fagul T4 nu sunt similare cu cele cunoscute de alte organisme. Dar sunt și ale căror rude au fost găsite în procarioți și eucariote. Funcțiile multor proteine ​​ale acestui virus nu au fost încă stabilite, capul singur constă în cel puțin 12 tipuri de proteine.În plus față de proteine, ADN-ul bacteriofag codifică mai multe ARN-uri de transport și ARN-uri scurte de reglementare, o proprietate comună pentru organismele izolate, dar care nu sunt comune printre viruși.

Modelul de bacteriofag T4, proteinele sunt prezentate în culori diferite. Din capul virusului se lasă un capac lung pentru proteine. Placa bazală cu vârfuri (violet), din care "picioarele" – filamente fibrilare, cu ajutorul lor, virusul este reținut pe bacterii. Când bacteriofagul este atașat de peretele celular al victimei, teaca se micsorează, miezul situat în interior străpunge peretele și injectează acidul nucleic din cap în celula bacteriană. Imagine de la prophage.blogspot.com

În cursul infecției, bacteriofagul T4 comută complet activitatea sistemelor celulare ale gazdei la nevoile sale. Acest parazit ajută la propriile sale enzime pentru sinteza nucleotidelor, replicarea (dublarea) și repararea (repararea daunelor) a ADN-ului și a multor alte proteine. De exemplu, T4 are o proteină care intră în bacterie împreună cu ADN-ul fagului și în stadiile incipiente ale infecției modifică ARN polimeraza (proteina principală de transcriere – "rescrierea" informațiilor genetice din ADN la ARN) bacteriilor astfel încât enzima interacționează mai ușor cu ADN-ul virusului, decât cu ADN-ul celular.Aceasta promovează sinteza proteinelor necesare fagului la începutul infecției. Mai târziu, o altă proteină modifică polimeraza astfel încât să înceapă să interacționeze mai ușor cu genele T4 de fag necesare în etapa următoare. În cele din urmă, după o altă modificare, ARN polimeraza bacteriană începe să interacționeze cu așa-numitele gene T4 "târzii".

Un alt exemplu interesant este o proteină care este inserată în membrana internă a celulei gazdă (E. coli, ca orice bacterie Gram-negativă care se respectă pe sine, are două membrane celulare) și nu permite accesul la informații genetice ale altor bacteriofagi. T4 are, de asemenea, proteine ​​care taie ADN-ul bacteriei gazdă și alți bacteriofagi care l-au pătruns. Ei nu se leagă la ADN-ul T4, deoarece în loc de nucleotida citozinei, conține hidroximetilcitozină modificată.

Proteinele necesare pentru sinteza virionilor noi (particule virale) și pentru ambalarea ADN-ului în ele merită vimania separată. Mai mult de 40% din proteinele fagului T4 sunt implicate în asamblarea unui virion alcătuit dintr-un cap și o coadă contractivă cu cozi pentru atașarea la bacterii.Virionul este atât de complex încât T4 are "veverițe de schele" speciale, care creează un schelet pentru asamblarea capului și sunt îndepărtate din acesta atunci când sunt coapte.

Nu este încă cunoscut exact cum se potrivește o astfel de moleculă de ADN imens în capul virusului. Dar se știe că este tras în interior prin acțiunea proteinei "motor", care este asociat cu hidroliza "moleculei de energie" – ATP. Întregul genom T4 este împins în cap în cinci minute.

Modelul modern de ambalare ADN în capul bacteriofagului T4

Oamenii de știință încearcă deja să "învețe" pe T4 să împacheteze acizi nucleici străini sau proteine ​​în capul său. Se crede că în acest fel sarcinile moleculare pot fi furnizate celulelor eucariote specifice.

Fotografie din cgl.ucsf.edu.

Despre microsop crioelectronic, de asemenea, vezi:
Premiul Nobel pentru Chimie – 2017, "Elemente", 10/12/2017.

Despre bacteriofagi, vezi și:
Bacteriofage: 100 de ani în serviciul omenirii, "Science first hand" №4, 2016.
Bacterii Eaters, Mecanica Populară, Nr. 10, 2013.

Galina Klink


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: