Salmonellavirus P22
| Salmonellavirus P22 | |
|---|---|
| Virusklassificering | |
| (orankad): | Virus |
| Rike : | Duplodnaviria |
| Rike: | Heunggongvirae |
| Provins: | Uroviricota |
| Klass: | Caudoviricetes |
| Beställa: | Caudovirales |
| Familj: | Podoviridae |
| Släkte: | Lederbergvirus |
| Arter: |
Salmonellavirus P22
|
Salmonellavirus P22 är en bakteriofag i familjen Podoviridae som infekterar Salmonella typhimurium . Liksom många fager har det använts inom molekylärbiologi för att inducera mutationer i odlade bakterier och för att introducera främmande genetiskt material . P22 har använts i generaliserad transduktion och är ett viktigt verktyg för att undersöka Salmonella genetik.
Morfologi, klassificering och släkt
P22 delar många likheter i genetisk struktur och reglering med bakteriofag λ . Det är en tempererad dubbelsträngad DNA-fag såväl som en lambdoidfag eftersom den har kontroll över genuttrycksregioner och tidiga operoner som liknar dem för bakteriofag λ. Emellertid skiljer sig generna som kodar för proteiner som bygger virionet från de från bakteriofag λ. P22 har ett 60 nm diameter ikosaedriskt (T=7) virionhuvud och en kort svans. Denna virionmorfologi placerar P22 i den formella Podoviridae- gruppen. Traditionellt är P22 associerat med virus med liknande genomiska transkriptionsmönster och livscykler inklusive bakteriofag λ och alla andra lambdoida fager. Denna släktskap tycks dock vara överskattad. Andra släktingar med liknande kortstjärtad morfologi och DNA-homologi i virionens proteingener inkluderar bakteriofager λ och Ε34. Många Podoviridae , till exempel fagerna T7 och Φ29, delar få DNA-likheter med P22, även om deras virionmorfologi är liknande.
Genomik
| P22 svanstillbehörsfaktor | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | P22_Svans-4 | ||||||||
| Pfam | PF11650 | ||||||||
| InterPro | IPR020362 | ||||||||
| |||||||||
P22 har en linjär, dubbelsträngad DNA- kromosom i sin virion som är cirka 44 kilobaser lång med trubbiga ändar och en cirkulär genetisk karta. Emellertid är dess "vildtyp"-nukleotidsekvens cirka 42 kilobaser lång. Genomet av P22 har sekvenserats och sextiofem gener har kommenterats. Sekvenseringsresultaten stöder hypotesen att fag P22 är ett virus som har utvecklats genom omfattande rekombination med andra virus.
P22-forskning har fokuserat på dess skillnader från bakteriofag λ inklusive mekanismerna genom vilka den cirkulerar DNA vid infektion och paketerar DNA i virion. Innan de lämnar värdcellen, packas virionkromosomer i kapsider från konkatemerer av sekvensen som är ett resultat av DNA-replikation med rullande cirkel. Det P22-paketerade DNA:t bär en direkt duplicering på cirka 4 % i båda ändarna eftersom insidan av virionen har mer utrymme än vad som är fyllt av 100 % av sekvensen. Denna process kallas "headful packaging" eftersom replikerat DNA "fylls" i virionet tills det är fullt, snarare än att fylla varje virion med en enda kopia av sekvensen. Detta omfattar vanligtvis 48 Kb, så en del av värd-DNA överförs tillsammans med fagen.
Efter värdinfektion cirkuleras det linjära P22-virion-DNA:t genom en homolog rekombinationshändelse mellan de direkta upprepningarna i båda ändarna av kromosomen. Detta kan göras av värd rec- genprodukter, men också av P22-rekombinationsfunktionsgener i frånvaro av värdenzymer. Det cirkulära DNA som innehåller en kopia av P22-nukleotidsekvensen är substratet för genuttryck och DNA-replikation.
Livscykel
P22 tailspike-proteinet är förankrat i den virala pälsen och används för att hjälpa till att penetrera värdcellers membran. P22:s stjärtspets har ett ovanligt beta helixveck . Infektion börjar när gp9 tailpiken av P22-fagen binder till O-antigenet lipopolysackarid på ytan av Salmonella typhimurium- värden. Virionens svansfiberprotein har endorhamnosidasaktivitet, som klyver O-antigenkedjan. Vid infektion kan P22 gå in i antingen en lytisk eller lysogen tillväxtväg. I den lytiska vägen fortsätter viral replikation omedelbart efter infektion och frigör cirka 300–500 fagavkommor via cellys inom en timme. I den lysogena vägen integreras emellertid fagkromosomen i värdkromosomen och överförs till dotterceller genom celldelning. Den primära faktorn som styr tillväxtvägen är mångfalden av infektioner (moi); hög moi gynnar lysogen väg och låg moi gynnar lytisk väg.
Monteringsväg
Den virala kapsiden har varit föremål för studier i P22-virussammansättning. Precis som andra stora dsDNA-virus bygger P22 först en protein-"prokapsid"-struktur och paketerar den sedan med DNA-kromosomen. P22-prokapsid är sammansatt av ett väl studerat protein. Cirka 250 molekyler av byggnadsställningsprotein finns i prokapsiden under montering, men under DNA-paketering frigörs ställningsproteinet. Det frigjorda ställningsproteinet skadas inte och kan återmonteras med nysyntetiserat höljeprotein för att göra fler prokapsider.
Vid laboratorieinfektioner deltar byggnadsställningsproteinmolekyler i 5 omgångar av prokapsidmontering i genomsnitt. Eftersom P22 ställningsprotein förmedlar sammansättningen av andra proteiner utan att bli en del av den färdiga strukturen, verkar det katalytiskt. Verkningsställningsproteinet vid prokapsidmontering är vanligt i andra stora icosahedriska virus inklusive herpesvirus från eukaryoter, men i vissa fall avlägsnas ställningen proteolytiskt istället för att återanvändas. Dessutom kan P22 ställningsprotein undertrycka syntesen av ytterligare ställningsprotein när det inte sätts ihop till prokapsider.
Produkterna från tre intilliggande gener krävs för stabilisering av det kondenserade DNA:t i P22- fagkapsider : Gp4, Gp10 och Gp26. Dessa proteiner verkar genom att täppa till hålet genom vilket DNA:t kommer in. Dessa tre proteiner verkar polymerisera på de nyfyllda kapsiderna för att bilda halsen på den mogna fagen genom vilken DNA kommer att injiceras i en cell . Gp4 (P22-svansaccessoarfaktor) är den första svanstillbehörsfaktorn som tillsätts till nyligen DNA-fyllda kapsider under P22-morfogenes. I lösning fungerar proteinet som en monomer och har låg strukturell stabilitet. Interaktionen mellan gp4 och portalproteinet involverar bindning av två icke-ekvivalenta uppsättningar av sex gp4-proteiner. Gp4 fungerar som en strukturell adapter för gp10 och gp26, de andra svanstillbehörsfaktorerna.
Ansökan till Salmonella genetisk forskning
Transduktion har använts i stor utsträckning inom bakteriell genetik och är användbar vid stamkonstruktion. I allmänhet kräver transduktion inom varje bakterieart användning av en specifik fag; till exempel har P22 använts för transduktion i S. enterica sv. Typhimurium. En betydande faktor i utvecklingen av genetiken hos S. enterica har varit enkelheten att använda för P22 för transduktionella korsningar. I synnerhet är P22 stabil i lagring, högtiter-stockar erhålls lätt, och högfrekvenstransduktion (HT) och integrationsbristande mutanter har isolerats.
Se även
externa länkar