Bakteriofag MS2 - Bacteriophage MS2

Emesvirus zinderi
Bakteriofag MS2 kapsidstruktur . De tre kvasiekvivalente konformatorene er merket blå (kjede a), grønn (kjede b) og magenta (kjede c)
Virusklassifisering
(ikke rangert):	Virus
Rike :	Riboviria
Kongedømme:	Orthornavirae
Phylum:	Lenarviricota
Klasse:	Leviviricetes
Rekkefølge:	Norzivirales
Familie:	Fiersviridae
Slekt:	Emesvirus
Arter:	Emesvirus zinderi

Bakteriofag MS2 ( Emesvirus zinderi ), ofte kalt MS2, er et icosahedrisk, enkeltsidig RNA- virus med positiv sans som infiserer bakterien Escherichia coli og andre medlemmer av Enterobacteriaceae . MS2 er medlem av en familie av nært beslektede bakterievirus som inkluderer bakteriofag f2 , bakteriofag Qβ , R17 og GA.

Historie

I 1961 ble MS2 isolert av Alvin John Clark og anerkjent som en RNA-holdig fag veldig lik bakteriofag f2 .

I 1976 var MS2 genomet det første genomet som ble fullstendig sekvensert. Dette ble oppnådd av Walter Fiers og hans team, og bygde på sin tidligere milepæl i 1972 om det første genet som ble fullstendig sekvensert, MS2-kappeproteinet. Disse sekvensene ble bestemt på RNA-nivå, mens den neste landemerkeprestasjonen, sekvensen til bakteriofag ΦX174 genomet i 1977, ble bestemt ved hjelp av DNA. Den første innsatsen for en statistisk analyse av MS2-genomet var et søk etter mønstre i nukleotidsekvensen. Flere ikke-kodende sekvenser ble identifisert, men på tidspunktet for denne undersøkelsen (1979) var funksjonene til de ikke-kodende mønstrene ukjente.

Virologi

Struktur

Skjematisk tegning av et Levivirus- virion (tverrsnitt og sideriss)

En MS2- virion (viruspartikkel) er omtrent 27 nm i diameter, bestemt ved elektronmikroskopi. Den består av en kopi av modningsproteinet og 180 kopier av kappeproteinet (organisert som 90 dimerer) arrangert i et icosahedral skall med trianguleringsnummer T = 3 , og beskytter det genomiske RNA inni. Virionen har et isoelektrisk punkt (pI) på 3,9.

Strukturen til kappeproteinet er et femstrenget β-ark med to α-spiraler og en hårnål . Når kapsiden er samlet, vender helixene og hårnålen mot utsiden av partikkelen, mens β-arket vender mot det indre.

Genom

Bakteriofag MS2 genom

Den MS2-genomet er en av de minste kjent, som består av 3569 nukleotidene til enkelt-trådet RNA. Den koder bare fire proteiner: modningsproteinet (A-protein), lyseproteinet , kappeproteinet og replikase- proteinet. Genet som koder for lyseprotein ( lys ) overlapper både 3'-enden av oppstrømsgenet ( cp ) og 5'-enden av nedstrømsgenet ( rep ), og var et av de første kjente eksemplene på overlappende gener . Det positive strengede RNA-genomet fungerer som messenger-RNA , og blir oversatt ved viral avdekning i vertscellen. Selv om de fire proteinene er kodet av samme messenger / virale RNA, blir de ikke alle uttrykt på de samme nivåene; ekspresjon av disse proteinene reguleres av et komplekst samspill mellom translasjon og RNA sekundær struktur .

Livssyklus

MS2 infiserer enteriske bakterier som bærer fertilitetsfaktoren (F) , et plasmid som gjør at celler kan tjene som DNA-givere i bakteriell konjugasjon . Gener på F-plasmidet fører til produksjon av en F pilus , som fungerer som viral reseptor. MS2 fester seg til siden av pilusen via sitt enkelt modningsprotein. Den nøyaktige mekanismen der fag-RNA kommer inn i bakterien er ukjent.

Når det virale RNA har kommet inn i cellen, begynner det å fungere som et budbringer-RNA for produksjon av fagproteiner. Genet for det rikeste proteinet, kappeproteinet, kan oversettes umiddelbart. Translasjonsstart av replikasegenet er normalt skjult i RNA sekundær struktur, men kan åpnes midlertidig når ribosomer passerer gjennom kappeproteingenet. Replikaseoverføring stenges også når store mengder kappeprotein er laget; kappeprotein dimerer binde og stabilisere til RNA "operator hårnål ", blokkerer replikase start. Starten på modningsproteingenet er tilgjengelig i RNA som replikeres, men skjules i RNA sekundær struktur i det fullførte MS2 RNA; dette sikrer oversettelse av bare noen få eksemplarer av modningsprotein per RNA. Til slutt kan lyseproteingenet bare initieres av ribosomer som har fullført translasjon av kappeproteingenet og "glir tilbake" til starten av lyseproteingenet, med omtrent 5% frekvens.

Bakteriofag MS2 livssyklus

Replikering av pluss-streng MS2 genomet krever syntese av det komplementære minus streng RNA, som deretter kan brukes som en mal for syntese av et nytt pluss streng RNA. MS2-replikasjon har blitt mye mindre godt studert enn replikering av den svært relaterte bakteriofagen Qβ , delvis fordi MS2-replikasen har vært vanskelig å isolere, men sannsynligvis vil være lik.

Formasjonen av virion antas å være initiert ved binding av modningsprotein til MS2 RNA; faktisk er komplekset av modningsprotein og RNA smittsomt. Montering av det icosahedrale skallet eller kapsiden fra kappeproteiner kan forekomme i fravær av RNA; imidlertid blir kapsidsamling kjerneformet ved å kappe protein-dimerbinding til operatørens hårnål, og montering skjer ved mye lavere konsentrasjoner av kappeprotein når MS2 RNA er tilstede.

Bakteriell lysering og frigjøring av nydannede virioner oppstår når tilstrekkelig lyseprotein har samlet seg. Lysis (L) protein danner porer i den cytoplasmatiske membranen, noe som fører til tap av membranpotensial og nedbrytning av celleveggen . Lyseproteinet er kjent for å binde seg til DnaJ via en viktig P330-rest. Et LS-dipeptidmotiv på L-proteinet er funnet gjennom slekten Levivirus og ser ut til å være avgjørende for lysisaktiviteten , selv om de forskjellige stedene antyder at de har utviklet seg uavhengig.

applikasjoner

Siden 1998 har MS2-operatøren hårnål og kappeprotein funnet nytte for påvisning av RNA i levende celler (se MS2-merking ). MS2 og andre virale kapsider er også for tiden under undersøkelse som midler for levering av legemidler, tumor- avbildning , og lette høsting anvendelser.

MS2, på grunn av dets strukturelle likheter med norovirus , dets like optimale spredningsforhold og ikke-patogenisitet for mennesker, har blitt brukt som erstatning for norovirus i studier av sykdomsoverføring.

Se også

• bakteriofag
• bakteriofag f2
• bakteriofag Qβ
• phi-X174 fag

Referanser

Eksterne linker

• Komplett genom (isolerer også R17 , DL16 og J20 )