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Estrutura genômica incrível: Por que o bacteriófago T4 tem 289 proteínas? O que isso significa?
O vírus Escherichia T4 é um bacteriófago que infecta Escherichia coli. A complexidade da estrutura do seu genoma atraiu ampla atenção dos cientistas. Este vírus de DNA de fita dupla faz parte da subfamília Tevenvirinae e pertence à família Straboviridae. Ao contrário de alguns bacteriófagos, o vírus T4 só pode passar por um ciclo de vida lítico e é incapaz de um ciclo de vida lisogênico.
O antecessor do fago T4 já foi chamado de fago T-even, que inclui várias outras cepas, como T2 e T6. Desde a década de 1940, o fago T-even é considerado um dos melhores organismos modelo. Por que um vírus altamente complexo com quase 300 genes se tornou o centro da pesquisa? Isso reflete avanços significativos na pesquisa biológica na compreensão da genética e da biologia dos vírus.
"O genoma do bacteriófago T4 tem aproximadamente 169 kbp de comprimento e codifica 289 proteínas, mostrando sua alta complexidade genômica."
O genoma do T4 tem redundância final, o que significa que a longa cadeia multigenômica formada durante a replicação do DNA pode ser cortada em vários genomas em posições não especificadas, e esses genomas são organizados circularmente. Pesquisas mais recentes descobriram que o genoma T4 contém sequências de íntrons semelhantes às dos eucariotos. Como essa estrutura do genoma afeta a função do T4 e qual é sua importância na evolução do vírus?
A composição proteica do vírus T4 é essencial para sua capacidade de atacar e infectar bactérias com sucesso. Sua estrutura consiste em uma cabeça icosaédrica (ou seja, cápsula) de cerca de 90 nm de largura e 200 nm de comprimento e uma cauda complexa. A estrutura especial da cauda permite que o T4 reconheça efetivamente os receptores de superfície da E. coli e injete seu próprio DNA na célula.
"A estrutura da cauda do vírus T4 é mais complexa do que a da maioria dos bacteriófagos conhecidos, o que o torna mais adaptável durante a infecção."
Durante o processo de infecção, o vírus T4 primeiro se liga aos receptores de superfície da célula E. coli (como a porina OmpC e o lipopolissacarídeo) através do calcanhar da fibra da cauda longa (LTF). Quando a ligação ocorre, um sinal de reconhecimento é emitido, fazendo com que a fibra da cauda curta (STF) se fixe irreversivelmente à superfície da célula. Posteriormente, a pressão causada pela contração da manga da cauda faz com que a cauda do vírus perfure a membrana externa bacteriana , completando a injeção do genoma.
Durante esse processo de infecção, o T4 tenta adquirir os recursos da célula hospedeira para sua própria reprodução. O ciclo lítico do T4 leva cerca de 30 minutos a 37°C, o que significa que, uma vez que a infecção ocorre, um grande número de fagos descendentes são produzidos rapidamente, com até 100 a 150 novas partículas virais liberadas por célula hospedeira infectada.
"O ciclo lítico prossegue com alta eficiência, permitindo que o T4 se multiplique e se espalhe rapidamente dentro de seu hospedeiro."
À medida que a pesquisa se aprofundava, os cientistas descobriram que o fago T4 não só tem a capacidade de reproduzir vírus de forma eficaz, mas também possui um mecanismo de reparo genético muito exclusivo. Em 1946, Salvador Luria propôs o processo de reativação de multiplicidade (RM), no qual dois ou mais genomas virais interagem para formar um genoma viral completo, um fenômeno que sugeria a universalidade do reparo do DNA.
Olhando para a história do fago T4, desde que Fredrick Twort e Félix d'Hérelle descobriram o bacteriófago no início do século XX, este campo fez um progresso notável. À medida que a pesquisa progredia após a Segunda Guerra Mundial, o T4 se tornou essencial para inúmeras descobertas em biologia e genética, estabelecendo a base para a pesquisa de vários ganhadores do Prêmio Nobel.
Em resumo, a estrutura complexa de mais de 289 proteínas do fago T4 não é apenas a chave para sua infecção bem-sucedida, mas também tem importância de longo alcance na decodificação da genética biológica e da virologia do desenvolvimento. Isso nos fez pensar: como essa complexidade genética pode afetar a evolução e a sobrevivência de outras formas de vida?
