Language
Country/Area
No result found
Удивительная структура генома: почему у бактериофага Т4 289 белков? Что это значит?
Вирус Escherichia T4 — это бактериофаг, поражающий Escherichia coli. Сложность структуры его генома привлекла широкое внимание ученых. Этот двухцепочечный ДНК-вирус является частью подсемейства Tevenvirinae и принадлежит к семейству Straboviridae. В отличие от некоторых бактериофагов, вирус Т4 может проходить только литический жизненный цикл и не способен к лизогенному жизненному циклу.
Предшественник фага Т4 когда-то назывался Т-четным фагом, который включает несколько других штаммов, таких как Т2 и Т6. С 1940-х годов T-четный фаг считался одним из лучших модельных организмов. Почему чрезвычайно сложный вирус с почти 300 генами стал центром исследований? Это отражает значительный прогресс в биологических исследованиях в понимании генетики и биологии вирусов.
«Геном бактериофага Т4 имеет длину около 169 кб и кодирует 289 белков, что свидетельствует о его высокой геномной сложности».
Геном Т4 имеет избыточность концов, что означает, что длинная многогеномная цепочка, образованная во время репликации ДНК, может быть разрезана на несколько геномов в неопределенных положениях, и эти геномы расположены кольцевым образом. Последние исследования показали, что геном Т4 содержит интронные последовательности, сходные с таковыми у эукариот. Как эта структура генома влияет на функцию Т4 и каково ее значение в эволюции вируса?
Состав белка вируса Т4 является ключом к его способности успешно атаковать и заражать бактерии. Его структура состоит из икосаэдрической головки (т.е. капсулы) шириной около 90 нм и длиной 200 нм и сложного хвоста. Особая структура хвоста позволяет Т4 эффективно распознавать поверхностные рецепторы E. coli и вводить собственную ДНК в клетку.
«Структура хвоста вируса Т4 сложнее, чем у большинства известных бактериофагов, что делает его более адаптивным во время инфекции».
В процессе инфицирования вирус Т4 сначала связывается с поверхностными рецепторами клетки E. coli (такими как порин OmpC и липополисахарид) через пятку длинного хвостового волокна (LTF). Когда происходит связывание, вырабатывается сигнал распознавания, заставляющий короткое хвостовое волокно (STF) необратимо прикрепляться к поверхности клетки. Впоследствии давление, вызванное сокращением хвостового рукава, заставляет хвост вируса прокалывать внешнюю мембрану бактерии , завершая инъекцию генома.
Во время этого процесса заражения Т4 пытается завладеть ресурсами клетки-хозяина для собственного воспроизводства. Литический цикл Т4 занимает около 30 минут при температуре 37°C, а это значит, что после заражения быстро образуется большое количество потомственных фагов, при этом на каждую инфицированную клетку-хозяина высвобождается до 100–150 новых вирусных частиц.
«Литический цикл протекает с высокой эффективностью, позволяя Т4 быстро размножаться и распространяться внутри своего хозяина».
По мере углубления исследований ученые обнаружили, что фаг Т4 не только обладает способностью эффективно воспроизводить вирусы, но и имеет совершенно уникальный механизм восстановления генов. В 1946 году Сальвадор Лурия предложил процесс множественной реактивации (МР), при котором два или более вирусных генома взаимодействуют, образуя полный вирусный геном, — явление, которое намекало на универсальность репарации ДНК.
Оглядываясь назад на историю фага Т4, с тех пор как Фредерик Творт и Феликс д'Эрелль открыли бактериофаг в начале 20 века, эта область достигла значительного прогресса. По мере развития исследований после Второй мировой войны Т4 стал центральным элементом многочисленных прорывов в биологии и генетике, заложив основу для исследований нескольких лауреатов Нобелевской премии.
Подводя итог, можно сказать, что сложная структура более чем 289 белков фага Т4 не только является ключом к его успешному инфицированию, но и имеет далеко идущее значение для расшифровки биологической генетики и вирусологии развития. Это заставило нас задуматься: как такая генетическая сложность может повлиять на эволюцию и выживание других форм жизни?
