Virus Escherichia MS2 - Escherichia virus MS2

Virus Escherichia MS2
MS2 kapsida
Bakteriofág MS2 kapsidová struktura. Tři kvazi-ekvivalent konformátoři jsou označeny modře (řetězec a), zeleně (řetězec b) a purpurově (řetězec c)
Klasifikace virů E
(bez hodnocení):Virus
Oblast:Riboviria
Království:Orthornavirae
Kmen:Lenarviricota
Třída:Allassoviricetes
Objednat:Levivirales
Rodina:Leviviridae
Rod:Levivirus
Druh:
Virus Escherichia MS2

Virus Escherichia MS2 je dvacetistěnný, pozitivně smyslový jednořetězcový RNA virus, který infikuje bakterii Escherichia coli a další členové Enterobacteriaceae.[1] MS2 je členem rodiny blízce příbuzných bakteriálních virů, která zahrnuje bakteriofág f2, bakteriofág Qβ, R17 a GA.[2]

Dějiny

V roce 1961 byl MS2 izolován Alvinem Johnem Clarkem a rozpoznán jako fág obsahující RNA velmi podobný bakteriofág f2.[3]

V roce 1976 byl genom MS2 prvním genomem, který byl kompletně sekvenován.[4] Toho bylo dosaženo Walter Fiers a jeho tým navázal na svůj dřívější milník v roce 1972 prvního genu, který byl kompletně sekvenován, MS2 obalového proteinu.[5] Tyto sekvence byly stanoveny na úrovni RNA, zatímco dalším dosaženým mezníkem byla sekvence bakteriofága 17X174 genom v roce 1977, byl stanoven pomocí DNA.[6] První snahou o statistickou analýzu genomu MS2 bylo hledání vzorů v nukleotidové sekvenci. Bylo identifikováno několik nekódujících sekvencí, avšak v době tohoto šetření (1979) byly funkce nekódujících vzorců neznámé.[7]

Virologie

Struktura

MS2 virion (virová částice) má průměr asi 27 nm, jak bylo stanoveno elektronovou mikroskopií.[8] Skládá se z jedné kopie maturačního proteinu a 180 kopií obalového proteinu (organizovaného jako 90 dimerů) uspořádaných do icosahedral skořápka s triangulačním číslem T = 3, chránící genomovou RNA uvnitř.[9] Virion má izoelektrický bod (pI) 3,9.[10]

Struktura obalového proteinu je pětřetězcová β-list se dvěma α-šroubovice a a sponka do vlasů. Když kapsid je sestaven, šroubovice a vlásenka směřují k vnějšku částice, zatímco β-list směřuje k vnitřku.[11]

Genom

titulek
Genom viru Escherichia MS2
GenVelikostGenový produktaa
rohož

(MS2g1)

1487 ntzrání

protein

393
str

(MS2g2)

510 ntobalový protein130
lys

(MS2g3)

295 ntlyzační protein75
rep

(MS2g4)

2055 ntRNA replikáza,

beta podjednotka

545

The Genom MS2 je jeden z nejmenších známých, sestávající z 3 699 nukleotidů jednovláknové RNA.[4] Kóduje pouze čtyři proteiny: maturační protein (A-protein), lýza protein, obalový protein a replika protein.[1] Gen kódující lyzační protein (lys) překrývá 3'-konec upstream genu (str) a 5'-konec downstream genu (rep), a byl jedním z prvních známých příkladů překrývající se geny. Pozitivní řetězec genomu RNA slouží jako messenger RNA, a je překládán po odvíjení viru v hostitelské buňce. Ačkoli jsou tyto čtyři proteiny kódovány stejnou messengerovou / virovou RNA, nejsou všechny vyjádřený na stejných úrovních; exprese těchto proteinů je regulována komplexní souhrou mezi nimi překlad a Sekundární struktura RNA.

Životní cyklus

MS2 infikuje střevní bakterie nesoucí faktor plodnosti (F), a plazmid který umožňuje buňkám sloužit jako dárci DNA v bakteriální konjugace. Geny na F plazmidu vedou k produkci F pilus, který slouží jako virový receptor. MS2 se váže na stranu pilusu prostřednictvím svého jediného maturačního proteinu. Přesný mechanismus, kterým fágová RNA vstupuje do bakterie, není znám.

Jakmile virová RNA vstoupí do buňky, začne fungovat jako a messenger RNA pro produkci fágových proteinů. Gen pro nejhojnější protein, obalový protein, lze okamžitě přeložit. Začátek translace genu replikázy je obvykle skrytý v sekundární struktuře RNA, ale lze jej přechodně otevřít jako ribozomy projít genem obalového proteinu. Translace replikázy je také ukončena, jakmile bylo vyrobeno velké množství obalového proteinu; dimery obalového proteinu váží a stabilizují operátor RNA sponka do vlasů "blokuje začátek replikázy. Začátek genu proteinu maturace je přístupný v replikované RNA, ale skrytý v sekundární struktuře RNA v dokončené MS2 RNA; to zajišťuje translaci jen velmi malého počtu kopií maturačního proteinu na RNA. Nakonec gen lyzačního proteinu může být iniciován pouze ribozomy, které dokončily translaci genu pro obalový protein a „sklouzly zpět“ na začátek genu pro lyzační protein, s frekvencí přibližně 5%.[1]

Životní cyklus bakteriofága MS2

Replikace genomu plus-řetězce MS2 vyžaduje syntézu komplementární mínus řetězce RNA, kterou lze poté použít jako templát pro syntézu nové plus řetězce RNA. Replikace MS2 byla mnohem méně studována než replikace vysoce souvisejících bakteriofág Qβ, částečně proto, že replikaci MS2 bylo obtížné izolovat, ale je pravděpodobné, že bude podobná.[1]

Předpokládá se, že tvorba virionu je zahájena vazbou maturačního proteinu na MS2 RNA; ve skutečnosti je komplex maturačního proteinu a RNA infekční. Sestava ikosahedrálního pláště nebo kapsid z obalových proteinů může nastat v nepřítomnosti RNA; sestava kapsidy je však nukleována vazbou dimeru obalového proteinu na vlásenku operátora a k sestavení dochází při mnohem nižších koncentracích obalového proteinu, pokud je přítomna MS2 RNA.[1]

Bakteriální lýza a uvolnění nově vytvořených virionů nastává, když se nahromadí dostatečné množství lýzového proteinu. Lysis (L) protein tvoří póry v cytoplazmatické membráně, což vede ke ztrátě membránový potenciál a členění buněčná stěna.[1] Je známo, že se lyzační protein váže DnaJ prostřednictvím důležitého zbytku P330.[12] LS dipeptidový motiv na L proteinu se nachází v celém rodu Levivirus a zdá se být nezbytným pro aktivitu lýzy, i když jejich různá umístění naznačují, že se vyvinuli nezávisle.[13]

Aplikace

Od roku 1998[14] vlásenka a obalový protein operátora MS2 nalezly uplatnění při detekci RNA v živých buňkách (viz Značení MS2 ). MS2 a další virové kapsidy jsou také v současné době vyšetřovány jako agenti při podávání léků, nádor zobrazování a aplikace pro lehký sběr.[15]

MS2, kvůli své strukturální podobnosti s noroviry, jeho podobné optimální podmínky proliferace a nepatogenita pro člověka, byla použita jako náhrada za noroviry ve studiích přenosu nemoci.[16]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F van Duin J, Tsareva N (2006). „Jednořetězcové RNA fágy. Kapitola 15“. V Calendar RL (ed.). Bakteriofágy (Druhé vydání.). Oxford University Press. 175–196. ISBN  978-0195148503.
  2. ^ Ni CZ, White CA, Mitchell RS, Wickersham J, Kodandapani R, Peabody DS, Ely KR (prosinec 1996). „Krystalová struktura obalového proteinu z bakteriofága GA: model nesestaveného dimeru“. Věda o bílkovinách. 5 (12): 2485–93. doi:10.1002 / pro.5560051211. PMC  2143325. PMID  8976557.
  3. ^ „National Academy of Sciences: Abstracts of Papers Presented at the Autumn Meeting, 29. října, La Jolla, California, 30. října - 1. listopadu 1961, Los Angeles“. Věda. 134 (3488): 1425–37. Listopad 1961. Bibcode:1961Sci ... 134.1425.. doi:10.1126 / science.134.3488.1425. PMID  17795773.
  4. ^ A b Fiers W, Contreras R, Duerinck F, Haegeman G, Iserentant D, Merregaert J, Min Jou W, Molemans F, Raeymaekers A, Van den Berghe A, Volckaert G, Ysebaert M (duben 1976). „Kompletní nukleotidová sekvence bakteriofágové MS2 RNA: primární a sekundární struktura replikázového genu“. Příroda. 260 (5551): 500–7. Bibcode:1976 Natur.260..500F. doi:10.1038 / 260500a0. PMID  1264203.
  5. ^ Min Jou W, Haegeman G, Ysebaert M, Fiers W (květen 1972). „Nukleotidová sekvence genu kódujícího obalový protein bakteriofága MS2“. Příroda. 237 (5350): 82–8. Bibcode:1972 Natur.237 ... 82J. doi:10.1038 / 237082a0. PMID  4555447.
  6. ^ Sanger F, Air GM, Barrell BG, Brown NL, Coulson AR, Fiddes CA, Hutchison CA, Slocombe PM, Smith M (únor 1977). "Nukleotidová sekvence DNA bakteriofága phi X174". Příroda. 265 (5596): 687–95. Bibcode:1977Natur.265..687S. doi:10.1038 / 265687a0. PMID  870828.
  7. ^ Erickson JW, Altman GG (duben 1979). Msgstr "Hledání vzorů v nukleotidové sekvenci genomu MS2". Journal of Mathematical Biology. 7 (3): 219–30. doi:10.1007 / BF00275725.
  8. ^ Strauss JH, Sinsheimer RL (červenec 1963). "Čištění a vlastnosti bakteriofága MS2 a jeho ribonukleové kyseliny". Journal of Molecular Biology. 7: 43–54. doi:10.1016 / S0022-2836 (63) 80017-0. PMID  13978804.
  9. ^ Valegård K, Liljas L, Fridborg K, Unge T (květen 1990). "Trojrozměrná struktura bakteriálního viru MS2". Příroda. 345 (6270): 36–41. Bibcode:1990 Natur.345 ... 36V. doi:10.1038 / 345036a0. PMID  2330049.
  10. ^ Dowd SE, Pillai SD, Wang S, Corapcioglu MY (1998). „Vymezení specifického vlivu izoelektrického bodu a velikosti viru na adsorpci a transport viru přes písčité půdy“. Appl. Environ. Microbiol. 64 (2): 405–410. doi:10.1128 / aem.64.2.405-410.1998. PMC  106058. PMID  9464373.
  11. ^ Golmohammadi R, Valegård K, Fridborg K, Liljas L (prosinec 1993). "Rafinovaná struktura bakteriofága MS2 s rozlišením 2,8 A". Journal of Molecular Biology. 234 (3): 620–39. doi:10.1006 / jmbi.1993.1616. PMID  8254664.
  12. ^ Chamakura KR, Tran JS, Young R (červen 2017). „MS2 Lysis of Escherichia coli záleží na hostiteli Chaperone DnaJ“. Journal of Bacteriology. 199 (12). doi:10.1128 / JB.00058-17. PMC  5446614. PMID  28396351.
  13. ^ Chamakura KR, Edwards GB, Young R (červenec 2017). "Mutační analýza lyzačního proteinu L MS2". Mikrobiologie. 163 (7): 961–969. doi:10,1099 / mic.0.000485. PMC  5775895. PMID  28691656.
  14. ^ Bertrand E, Chartrand P, Schaefer M, Shenoy SM, Singer RH, Long RM (říjen 1998). "Lokalizace mRNA částic ASH1 v živých kvasinkách". Molekulární buňka. 2 (4): 437–45. doi:10.1016 / S1097-2765 (00) 80143-4. PMID  9809065.
  15. ^ Glasgow J, Tullman-Ercek D (červenec 2014). "Výroba a aplikace upravených virových kapsidů". Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 98 (13): 5847–58. doi:10.1007 / s00253-014-5787-3. PMID  24816622.
  16. ^ Fox M (8. září 2014). „Viry se v kanceláři šíří„ jako blázni “, zjistí studie“. The Today Show.

externí odkazy