Bakteriofag MS2

Emesvirus zinderi
	Bacteriophage MS2 kapsidstruktur . De tre kvasi-ekvivalenta konformatorerna är märkta blå (kedja a), grön (kedja b) och magenta (kedja c)
Virusklassificering
(orankad):	Virus
Rike :	Riboviria
Rike:	Orthornavirae
Provins:	Lenarviricota
Klass:	Leviviricetes
Beställa:	Norzivirales
Familj:	Fiersviridae
Släkte:	Emesvirus
Arter:	Emesvirus zinderi

Bakteriofag MS2 ( Emesvirus zinderi ), vanligen kallad MS2, är ett icosaedriskt enkelsträngat RNA- virus med positiv sensi som infekterar bakterien Escherichia coli och andra medlemmar av Enterobacteriaceae . MS2 är en medlem av en familj av närbesläktade bakterievirus som inkluderar bakteriofag f2 , bakteriofag Qβ , R17 och GA.

Historia

1961 isolerades MS2 av Alvin John Clark och erkändes som en RNA-innehållande fag mycket lik bakteriofag f2 .

1976 var MS2-genomet det första genomet som sekvenserades fullständigt. Detta åstadkoms av Walter Fiers och hans team, som byggde på deras tidigare milstolpe 1972 med den första genen som fullständigt sekvenserades, MS2-höljeproteinet. Dessa sekvenser bestämdes på RNA-nivå, medan nästa landmärkeprestation, sekvensen för bakteriofagen ΦX174- genomet 1977, bestämdes med hjälp av DNA. Det första försöket med en statistisk analys av MS2-genomet var en sökning efter mönster i nukleotidsekvensen. Flera icke-kodande sekvenser identifierades, men vid tidpunkten för denna undersökning (1979) var funktionerna hos de icke-kodande mönstren okända.

Virologi

Strukturera

Schematisk ritning av ett Levivirus virion (tvärsnitt och sidovy)

En MS2- virion (viral partikel) är cirka 27 nm i diameter, bestämt med elektronmikroskopi. Den består av en kopia av mognadsproteinet och 180 kopior av höljesproteinet (organiserat som 90 dimerer) arrangerade i ett icosaedriskt skal med trianguleringsnummer T=3 , vilket skyddar det genomiska RNA:t inuti. Virionet har en isoelektrisk punkt (pI) på 3,9.

Strukturen av pälsproteinet är ett femsträngat β-ark med två α-helixar och en hårnål . När kapsiden är sammansatt, är spiralerna och hårnålen vända mot partikelns utsida, medan β-arket är vänt mot insidan.

Genom

Bakteriofag MS2-genom

Gen	Storlek	Genprodukt	aa
matta (MS2g1)	1487 nt	mognande protein	393
cp (MS2g2)	510 nt	pälsprotein	130
lys (MS2g3)	295 nt	lyseringsprotein	75
rep (MS2g4)	2055 nt	RNA replikas , beta underenhet	545

MS2 -genomet är ett av de minsta kända, bestående av 3569 nukleotider av enkelsträngat RNA. Det kodar bara för fyra proteiner: mognadsproteinet (A-protein), lysproteinet , höljesproteinet och replikasproteinet . Genen som kodar för lysisprotein ( lys ) överlappar både 3'-änden av uppströmsgenen ( cp ) och 5'-änden av nedströmsgenen ( rep ), och var ett av de första kända exemplen på överlappande gener . Det positiv-strängade RNA-genomet tjänar som budbärar-RNA och translateras vid viral avbeläggning i värdcellen. Även om de fyra proteinerna kodas av samma budbärare/virala RNA, uttrycks de inte alla på samma nivåer; uttryck av dessa proteiner regleras av ett komplext samspel mellan translation och sekundär RNA-struktur . ^{[ citat behövs ]}

Livscykel

MS2 infekterar enteriska bakterier som bär fertilitetsfaktorn (F) , en plasmid som gör att celler kan fungera som DNA-donatorer vid bakteriell konjugering . Gener på F-plasmiden leder till produktionen av en F- pilus , som fungerar som den virala receptorn. MS2 fäster vid sidan av pilus via dess enda mognadsprotein. Den exakta mekanismen genom vilken fag-RNA kommer in i bakterien är okänd. ^{[ citat behövs ]}

När det virala RNA:t har kommit in i cellen börjar det fungera som ett budbärar-RNA för produktion av fagproteiner. Genen för det mest förekommande proteinet, pälsproteinet, kan omedelbart översättas. Translationsstarten för replikasgenen är normalt gömd i RNAs sekundära struktur, men kan tillfälligt öppnas när ribosomer passerar genom höljesproteingenen. Replikasöversättning stängs också av när stora mängder pälsprotein har tillverkats; höljesproteindimerer binder och stabiliserar RNA:t "operatörshårnål " , vilket blockerar replikasstarten. Starten av mognadsproteingenen är tillgänglig i RNA som replikeras men döljs i RNAs sekundära struktur i det färdiga MS2 RNA:t; detta säkerställer translation av endast ett fåtal kopior av mognadsprotein per RNA. Slutligen kan lysproteingenen endast initieras av ribosomer som har fullbordat translation av höljesproteingenen och "slinker tillbaka" till starten av lysproteingenen, med en frekvens på cirka 5 %.

Bakteriofag MS2 livscykel

Replikering av plussträngs MS2-genomet kräver syntes av det komplementära minussträngs-RNA, som sedan kan användas som en mall för syntes av ett nytt plussträng-RNA. MS2-replikering har studerats mycket mindre väl än replikering av den mycket besläktade bakteriofagen Qβ , delvis på grund av att MS2-replikaset har varit svårt att isolera, men sannolikt är liknande.

Bildandet av virion tros initieras genom bindning av mognadsprotein till MS2 RNA; i själva verket är komplexet av mognadsprotein och RNA smittsamt. Sammansättningen av det ikosaedriska skalet eller kapsiden från höljesproteiner kan ske i frånvaro av RNA; kapsidsammansättning bildas emellertid genom att höljesproteindimer binder till operatörens hårnål, och hopsättning sker vid mycket lägre koncentrationer av höljesprotein när MS2-RNA är närvarande.

Bakterielys och frisättning av nybildade virioner sker när tillräckligt med lysprotein har ackumulerats. Lysis (L) protein bildar porer i det cytoplasmatiska membranet, vilket leder till förlust av membranpotential och nedbrytning av cellväggen . Lysproteinet är känt för att binda till DnaJ via en viktig P330-rest. Ett LS-dipeptidmotiv på L-proteinet finns i hela släktet Levivirus och verkar vara väsentligt för lysaktiviteten, även om deras olika placeringar tyder på att de har utvecklats oberoende.

Ansökningar

Sedan 1998 har MS2-operatörens hårnåls- och pälsprotein funnit användbarhet vid detektering av RNA i levande celler (se MS2-taggning ). MS2 och andra virala kapsider är också för närvarande under utredning som medel vid läkemedelstillförsel, tumöravbildning och ljusskörd .

MS2, på grund av dess strukturella likheter med norovirus , dess liknande optimala proliferationsförhållanden och icke-patogenicitet för människor, har använts som ersättning för norovirus i studier av sjukdomsöverföring.

Se även

externa länkar

Komplett genom (isolerar även R17 , DL16 och J20 )