Virus Escherichia CC31 - Escherichia virus CC31

Virus Escherichia CC31
Klasifikace virů E
(bez hodnocení):Virus
Oblast:Duplodnaviria
Království:Heunggongvirae
Kmen:Uroviricota
Třída:Caudoviricetes
Objednat:Caudovirales
Rodina:Myoviridae
Rod:Karamvirus
Druh:
Virus Escherichia CC31
Synonyma[1]
  • Virus Enterobacter CC31

Virus Escherichia CC31, dříve známý jako Virus Enterobacter CC31, je dsDNA bakteriofág podčeledi Tevenvirinae zodpovědný za infikování bakterií rodina z Enterobacteriaceae.[2] Je to jeden ze dvou objevených virů rodu Karamvirus, odchylující se od dříve objeveného T4virus, jako klonální komplex (CC).[3][4][5] CC31 byl poprvé izolován z Escherichia coli B kmen S / 6/4 a je primárně spojován s Escherichia, i když je pojmenována po Enterobacter.[6][7]

Virová klasifikace a struktura

Virus Enterobacter CC31 je dsDNA virus postrádající meziprodukt RNA. DsDNA je obsažena v ikosahedrální kapsidě proteinů, ale viru chybí obal. Je to v pořádku Caudovirales s tím, že se jedná o bakteriofág s proteinovým obalem a ocasem, který se používá k infikování hostitelských buněk. Caudovirales genetický materiál je obsažen v icosahedral kapsid spočívající na pochvě a ocasu.[8] CC31 je v Myoviridae rodina kvůli jeho nedostatku obálka, lineární genom a dlouhý, spirálovitý, trvalý ocas podjednotky. Tevenvirinae je relativně velká (43 rody ) podčeleď CC13 padá pod. Konečně, Cc13virus je relativně nový rod spojený s Virus Enterobacter CC31.[9]

Genom

Virus Enterobacter CC31 má dvouvláknovou lineární DNA (dsDNA ) genom skládající se z 165 540 nukleotidové páry bází. Báze tvoří 287 genů, které jsou schopné za použití 8 vytvořit 279 různých proteinů tRNA.[7][10] 93% genetického materiálu je homologní s Enterobacter virus PG7, jiný Tevenvirinaea 74% materiálu je homologní s blízkým příbuzným Fág Enterobacteria T-4.[11] 120 nových otevřené čtecí rámce (ORF) byly identifikovány napříč páry bází, které byly přidány do Fág Enterobacteria pan-genom. V současné době je to jediný fág, který není T-bakteriofág, schopný kódování pro glykosyltransferázy.[7]

Genetická úprava

The CC31 je schopen integrovat svůj genetický materiál s hostitelem. Tato fáze, známá jako lysogenní cyklus, zastavuje tvorbu částic a umožňuje amplifikaci genetického materiálu viru v mnoha následujících generacích bakterií.[12] Integrace virové DNA probíhá nehomologicky a tvoří bubliny jednovláknové DNA. Jak dochází k replikaci DNA, křížení a buněčnému dělení, je virová DNA přeskupena s buněčnou DNA. Výsledkem je horizontální přenos genů mezi virem a buňkou, což má za následek vývoj viru a bakterie. Virová DNA také vyvíjí nepatrné delece, oblasti imunity a tiché genetické oblasti v důsledku nehomologní vazby DNA. Tyto změny v genetickém materiálu viru mohou inhibovat nebo podporovat budoucí replikaci.[13]

Patogeneze

Inzerce a replikace virového genomu v bakterii pomocí Tevenvirinae

Aby došlo k replikaci virové genomu, CC31 musí vstoupit do hostitele, Escherichia coli. Kvůli nedostatku vnější obálky musí virion najít alternativní způsob, jak vstoupit do svého hostitele. Dělá to tak, že proniká membránou bakterie s její ocasní oblastí. Nejprve se dlouhá ocasní vlákna vycházející z horní části základní desky připojí k buněčné membráně bakterie. Malá ocasní vlákna pod základní deskou se poté připojí k membráně a zahájí a konformační změna základní desky na šestibodovou hvězdu z předchozí šestihranné konformace. To nutí plášť podstoupit konformační změnu ke kontrakci a účinnému roztažení membrány. I když k tomu dochází, tuhá trubice pod pláštěm stagnuje, aby tlačila na membránu. Trávení vnitřní membrána dochází za pomoci ocasu lysozymy. Jak to pokračuje, vnitřní trubice prolomí membránu a umožní proudění virové DNA do cytoplazma bakterie.[14]

Lytický cyklus

Vyměnitelné etapy lytický a lysogenní cykly

Jakmile jste uvnitř buňky, může začít replikace. Virus začíná rozbitím všech E-coli genetický materiál. Toto je známé jako lytický cyklus. Virus nyní může obsadit buňku E-coli aniž by byl inhibován proteiny nebo enzymy hostitele. The CC30 genetický materiál je poté schopen zbytek použít E-coli proteiny, které napomáhají virové replikaci. Virus Enterobacter CC31 má většinu genů zodpovědných za kódování proteinů k vyvolání genové exprese a replikace: endonukleáza, RNA polymeráza, DNA polymeráza, RNA primáza, DNA ligáza, topoizomeráza, a DNA helikáza.[15] Proto, CC31 nevyžaduje přístup k E-colijádro a nemusí čekat na výskyt mitózy, aby mohl jednat v parazitický móda. To umožňuje rychlou tvorbu virových částic v prázdné buňce. DNA je amplifikována, zatímco proteiny jsou vyráběny pro konstrukci virionu. Kombinace proteinových podjednotek domén aby se jednotlivé složky virionu. Jakmile dojde k přeplnění buňky, virové částice se začnou kombinovat. The E-coli buňka bude lyžovat kvůli nadměrné populaci, což umožnilo virionům vybuchnout z buňky a přejít k dalšímu hostiteli.[13][16][17]

Lysogenní cyklus

Virus je také schopen přijmout jinou cestu k replikaci své DNA známé jako lysogenní cyklus. Místo toho, aby zničil buněčnou DNA, integruje se do ní virová DNA pomocí integráza, aby se stal tichým provirus. Tato integrace tvoří nehomologní jednovláknové bubliny virové DNA. Tyto oblasti jsou náchylné k poškození, což má za následek posuny rámců, minutové delece, oblasti imunity a tiché genetické oblasti. Tyto úpravy se vzorem horizontální přenos genů mezi E-coli DNA a CC30 DNA, umožněte evoluci viru a bakterie. Tato trpělivost ilustrovaná virem mu umožňuje významně zesílit svůj genetický materiál u mnoha lidí E-coli generace. Stejně jako integrovaná virová DNA přeloženo do mRNA, proteiny jsou syntetizovány a jsou snadno dostupné pro budoucí tvorbu virionů. Jakmile je do buňky indukován stresor, integrace oslabuje a následně uvolňuje virový genetický materiál. Virus nyní vstupuje do lytický cyklus a začíná replikaci v mnoha bakteriálních buňkách, které nyní zabírá.[16][17][18] Jak postupuje lytický cyklus a viriony začínají infikovat nové buňky, získané E-coli genetický materiál nyní může být transdukované bakteriofág vrací lysogenní cyklus do dalších buněk.[13]

Interakce s Enterobacteriaceae

DNA Salmonella choleraesuis je transdukované do Escherichia coli přes CC31.

Beta-laktamáza (blaCMY-2) je enzym odpovědný za poskytování odolnost proti antibiotikům na peniciliny, cefalosporiny, a karbapenemy. Hydrolýza antibiotik blaCMY-2 vede k odporu.[19] Tento enzym je přítomen a exprimován v Salmonella choleraesuis, bakterie primárně spojená s infikováním skotu a drůbeže. Tento gen představuje globální problém spotřeby potravinářských výrobků. Antibiotická rezistence Salmonella ztěžuje léčbu těchto infekcí, pokud by způsobily člověka. Genetický materiál kódující blaCMY-2 Enzym nebyl předky součástí genomu bakterie, ale byl získán IncI1 plazmid.[20]

E-coli místní pro člověka GI trakt získali stejnou rezistenci na antibiotika pomocí blaCMY-2 enzym. Sekvence kódující blaCMY-2 Gen je derivátem plazmidu Incll. Zřetelná divergence E-coli a S. choleraesuis odstraňuje možnost tohoto jevu z plazmového přenosu mezi druhy.[21] Získání těchto sekvencí je výsledkem Virus Enterobacter CC31'schopnost ovlivňovat genovou transdukci.

S plazmou integrovanou do bakteriální DNA a CC31 v lysogenní cyklus, genetický materiál se vyměňuje napříč následujícími generacemi. Náhodný překračující a genový přenos výsledky v heterozygotnost bakterií a prorok. Poté, co je na buňky vyvolán stresor a virus vstupuje do lytický cyklus nakonec lýzu buňky, CC31 se může volně pohybovat po těle a infikovat různé druhy bakterií a znovu podstoupit náhodný přenos genů. Jak to pokračuje, jsou přenášeny variabilní genové fragmenty z plazmy a viru. Tyto náhodné přenosy genů vedly k přijetí IncI1 a nové rezistenci vůči antibiotikům E-coli.[5]

Reference

  1. ^ Adriaenssens, Evelien M .; Knezevic, Petar; Kropinski, Andrew M. (21. září 2016). „Přejmenovat třináct (13) existujících druhů a jeden (1) rod“ (PDF). Mezinárodní výbor pro taxonomii virů (ICTV). Citováno 10. prosince 2019. Chcete-li přejmenovat následující taxon (nebo taxony): Aktuální název Navrhovaný název Virus Enterobacter CC31 Virus Escherichia CC31
  2. ^ Krupovic, Mart; Dutilh, Bas E .; Adriaenssens, Evelien M .; Wittmann, Johannes; Vogensen, Finn K .; Sullivan, Mathew B .; Rumnieks, Janis; Prangishvili, David; Lavigne, Rob (2016-04-01). „Taxonomie prokaryotických virů: aktualizace od podvýboru pro bakteriální a archaální viry ICTV“. Archivy virologie. 161 (4): 1095–1099. doi:10.1007 / s00705-015-2728-0. ISSN  0304-8608. PMID  26733293.
  3. ^ taxonomie. „Prohlížeč taxonomie“. www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2017-10-30.
  4. ^ taxonomie. „Prohlížeč taxonomie“. www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2017-10-30.
  5. ^ A b Bielak, E.M., Hasman, H. a Aarestrup, F.M., 2012.Diverzita a epidemiologie plazmidů z Enterobacteriaceae z lidských a nehumánních rezervoárů (Doktorská disertační práce, Technická univerzita v Dánsku, Dánsko Tekniske Universitet, Národní institut pro výživu, Fødevareinstituttet, Oddělení epidemiologie a mikrobiální genomiky pro Epidemiologi o Genomisk Mikrobiologi).
  6. ^ „Enterobacter phage CC31“. www.genome.jp. Citováno 2017-10-30.
  7. ^ A b C Petrov, Vasiliy M .; Ratnayaka, Swarnamala; Nolan, James M .; Miller, Eric S .; Karam, Jim D. (2010-10-28). „Genomy bakteriofágů souvisejících s T4 jako okna evoluce mikrobiálního genomu“. Virology Journal. 7: 292. doi:10.1186 / 1743-422X-7-292. ISSN  1743-422X. PMC  2993671. PMID  21029436.
  8. ^ Bez hranic. "Neomezená mikrobiologie | Jednoduché vydávání knih". courses.lumenlearning.com. Citováno 2017-10-30.
  9. ^ taxonomie. „Prohlížeč taxonomie“. www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2017-10-31.
  10. ^ „Enterobacter phage CC31 (ID 4102) - Genome - NCBI“. www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2017-10-30.
  11. ^ „Enterobacteria phage CC31, complete genome - Nucleotide - NCBI“. www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2017-10-30.
  12. ^ khanacademymedicine (2015-01-20), Virová replikace: lytická vs. lysogenní | Buňky | MCAT | Khan Academy, vyvoláno 2017-11-02
  13. ^ A b C Jane, Flint, S. (2015). Principy virologie. Racaniello, V. R. (Vincent R.) ,, Rall, Glenn F. ,, Skalka, Anna M. ,, Enquist, L. W. (Lynn W.) (4. vydání). Washington DC. ISBN  9781555819347. OCLC  914445879.
  14. ^ Taylor, Nicholas M. I .; Prochorov, Nikolaj S .; Guerrero-Ferreira, Ricardo C .; Shneider, Mikhail M .; Browning, Christopher; Goldie, Kenneth N .; Stahlberg, Henning; Leiman, Petr G. (2016). "Struktura základové desky T4 a její funkce při spouštění kontrakce pláště". Příroda. 533 (7603): 346–352. Bibcode:2016Natur.533..346T. doi:10.1038 / příroda17971. PMID  27193680.
  15. ^ "txid1913656 [Organism] - Protein - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2017-10-31.
  16. ^ A b Virová replikace: lytická vs. lysogenní, vyvoláno 2017-11-02
  17. ^ A b Jane, Flint, S. (2015). Principy virologie. Racaniello, V. R. (Vincent R.) ,, Rall, Glenn F. ,, Skalka, Anna M. ,, Enquist, L. W. (Lynn W.) (4. vydání). Washington DC. ISBN  9781555819330. OCLC  914445879.
  18. ^ Retroviry, vyvoláno 2017-11-02
  19. ^ Brouwer, Michael S. M .; Bossers, Alex; Harders, Frank; Essen-Zandbergen, dodávka Alieda; Mevius, Dik J .; Smith, Hilde E. (2014-08-28). „Kompletní genomové sekvence plazmidů IncI1 nesoucích geny β-laktamázy s rozšířeným spektrem“. Oznámení o genomu. 2 (4): e00859–14. doi:10.1128 / genomea.00859-14. ISSN  2169-8287. PMC  4148731. PMID  25169863.
  20. ^ Call, Douglas R .; Singer, Randall S .; Meng, Da; Broschat, Shira L .; Orfe, Lisa H .; Anderson, Janet M .; Herndon, David R .; Kappmeyer, Lowell S .; Daniels, Joshua B. (01.02.2010). „BlaCMY-2-pozitivní IncA / C plazmidy z Escherichia coli a Salmonella enterica jsou výraznou složkou větší linie plazmidů“. Antimikrobiální látky a chemoterapie. 54 (2): 590–596. doi:10.1128 / aac.00055-09. ISSN  0066-4804. PMC  2812137. PMID  19949054.
  21. ^ Tagg, Kaitlin A .; Iredell, Jonathan R .; Partridge, Sally R. (01.08.2014). „Kompletní sekvence plazmidu sekvence IncI1 typu 2 pJIE512b naznačuje mobilizaci blaCMY-2 z plazmidu IncA / C“. Antimikrobiální látky a chemoterapie. 58 (8): 4949–4952. doi:10.1128 / aac.02773-14. ISSN  0066-4804. PMC  4135994. PMID  24890591.