stringtranslate.com

Бактериофаг Qbeta

Бактериофаг Qbeta ( Qubevirus durum ), обычно называемый Qbeta или Qβ, представляет собой вид, состоящий из нескольких штаммов вируса РНК с положительной цепью , который заражает бактерии , имеющие F-пили , чаще всего Escherichia coli . Его линейный геном упакован в икосаэдрический капсид диаметром 28 нм. [1] Бактериофаг Qβ проникает в клетку-хозяина после связывания со стороной F-пили. [2]

Схематическое изображение вириона левивируса (поперечное сечение и вид сбоку)

Генетика

Геном Qβ состоит приблизительно из 4217 нуклеотидов , в зависимости от источника, который секвенировал вирус. Qβ был выделен по всему миру, многократно, с различными подвидами, которые кодируют почти идентичные белки, но могут иметь очень разные нуклеотидные последовательности. [ необходима цитата ]

Геном имеет три открытые рамки считывания , которые кодируют четыре белка : белок созревания/ лизиса A2; белок оболочки ; считывание текуче -стоп-кодона в белке оболочки, называемом A1; и β-субъединица РНК -зависимой РНК-полимеразы (RdRp), называемая репликазой. Геном высокоструктурирован, регулирует экспрессию генов и защищает себя от РНКаз хозяина . [2]

Белок оболочки А1

В капсиде содержится около 178 копий белка оболочки и/или А1. [ необходима цитата ]

Репликаза/RdRp

РНК-зависимая РНК-полимераза, которая реплицирует как положительные, так и отрицательные цепи РНК, представляет собой комплекс из четырех белков: каталитическая бета-субъединица (репликаза, P14647 ) кодируется фагом, в то время как остальные три субъединицы кодируются бактериальным геномом: альфа-субъединица (рибосомный белок S1), гамма-субъединица ( EF-Tu ) и дельта-субъединица ( EF-Ts ). [3]

Структура репликазы РНК Qbeta была решена ( PDB : 3AGP, 3AGQ ​). Два белка EF служат шапероном как для репликазы, так и для продукта РНК. [4] Фактически, чистая полимераза Qbeta недостаточно растворима, чтобы производиться в больших количествах, и вместо нее обычно используется слитый белок, сконструированный из репликазы и двух субъединиц EF. Слияние может функционировать независимо от рибосомального белка S1. [5]

Белок созревания/лизиса А2

Жизненный цикл бактериофага Qβ

Все фаги РНК с положительной цепью кодируют белок созревания, функция которого заключается в связывании пилей хозяина и вирусной РНК. [6] Белок созревания назван так, поскольку мутанты янтаря в белке созревания не способны инфицировать своего хозяина или являются «незрелыми». Для родственного бактериофага MS2 с +ssRNA было показано, что белок созревания поглощается хозяином вместе с вирусной РНК, а белок созревания впоследствии расщепляется. [7]

В бактериофаге MS2 белок созревания называется белком A, так как он принадлежит к первой открытой рамке считывания в вирусной РНК. В Qβ изначально считалось, что белок A — это A1, так как он более распространен в вирионе и также необходим для инфекции. [8] Однако после определения последовательности Qβ было обнаружено, что A1 является считыванием дырявого стоп-кодона. [ требуется цитата ]

A2 — это белок созревания для Qβ, который также играет роль лизирующего белка. [9]

Механизм лизиса аналогичен механизму пенициллина ; А2 ингибирует образование пептидогликана , связываясь с MurA, который катализирует первый ферментативно обусловленный этап биосинтеза клеточной стенки. [10]

Эксперименты

РНК из бактериофага Qβ использовалась Солом Шпигельманом в экспериментах, которые способствовали более быстрой репликации и, следовательно, более коротким цепям РНК. В итоге он получил «Монстр Шпигельмана», минимальную цепочку РНК из всего 218 нуклеотидов, которая может быть реплицирована репликазой Qβ. [11]

Ссылки

  1. ^ Gorzelnik KV, Cui Z, Reed CA, Jakana J, Young R, Zhang J (октябрь 2016 г.). «Асимметричная крио-ЭМ-структура канонического аллолевивируса Qβ выявляет один белок созревания и геномную одноцепочечную РНК in situ». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (41): 11519–11524. doi : 10.1073/pnas.1609482113 . PMC  5068298. PMID  27671640 .
  2. ^ ab Kashiwagi A, Yomo T (август 2011 г.). «Текущие фенотипические и геномные изменения в экспериментальной коэволюции РНК-бактериофага Qβ и Escherichia coli». PLOS Genetics . 7 (8): e1002188. doi : 10.1371/journal.pgen.1002188 . PMC 3150450. PMID  21829387 . 
  3. ^ van Duin J, Tsareva N (2006). «Одноцепочечные РНК-фаги. Глава 15». В Calendar RL (ред.). Бактериофаги (второе изд.). Oxford University Press. стр. 175–196. ISBN 978-0195148503.
  4. ^ Takeshita D, Tomita K (сентябрь 2010 г.). «Сборка вирусной РНК-полимеразы Q{beta} с факторами элонгации трансляции хозяина EF-Tu и -Ts». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (36): 15733–8. doi : 10.1073/pnas.1006559107 . PMC 2936634. PMID  20798060 . 
  5. ^ Кита Х, Чо Дж, Мацуура Т, Накаиси Т, Танигучи I, Итикава Т, Сима Ю, Урабе I, Ёмо Т (май 2006 г.). «Функциональная репликаза Qbeta, генетически объединяющая основные субъединицы EF-Ts и EF-Tu с бета-субъединицей». Журнал бионауки и биоинженерии . 101 (5): 421–6. дои : 10.1263/jbb.101.421. ПМИД  16781472.
  6. ^ Rūmnieks J, Tārs K (2018). «Взаимодействия белка и РНК в одноцепочечных РНК-бактериофагах». В Harris RJ, Bhella D (ред.). Комплексы вирусных белков и нуклеопротеинов . Субклеточная биохимия. Т. 88. Springer Singapore. стр. 281–303. doi :10.1007/978-981-10-8456-0_13. ISBN 9789811084553. PMID  29900502.
  7. ^ Paranchych W, Ainsworth SK, Dick AJ, Krahn PM (сентябрь 1971 г.). «Стадии инфекции фага R17. V. Затмение фага и роль пилей F». Вирусология . 45 (3): 615–28. doi :10.1016/0042-6822(71)90176-0. PMID  4108185.
  8. ^ Мур CH, Фаррон Ф, Бонерт Д, Вайсманн С (сентябрь 1971 г.). «Возможное происхождение незначительного вирусспецифического белка (А1) в частицах Q-бета». Природа . 234 (50): 204–6. дои : 10.1038/newbio234204a0. ПМИД  5288806.
  9. ^ Winter RB, Gold L (июль 1983). «Перепроизводство белка созревания бактериофага Q бета (A2) приводит к лизису клеток». Cell . 33 (3): 877–85. doi :10.1016/0092-8674(83)90030-2. PMID  6871998. S2CID  54345352.
  10. ^ Cui Z, Gorzelnik KV, Chang JY, Langlais C, Jakana J, Young R, Zhang J (октябрь 2017 г.). «Структуры вирионов Qβ, вирусоподобных частиц и комплекса Qβ-MurA выявляют внутренние белки оболочки и механизм лизиса хозяина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (44): 11697–11702. doi : 10.1073/pnas.1707102114 . PMC 5676892. PMID  29078304 . 
  11. ^ Докинз, Ричард ; Вонг, Ян (2016). Рассказ предка . Houghton Mifflin Harcourt. ISBN 978-0544859937.