Fagul Lambda

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Progetto:Forme di vita/Come leggere il tassoboxCum să citiți caseta
λ (fagul Lambda)
LambdaPlaques.jpg
Clasificarea virușilor
Domeniu Acytota
grup virusul dsDNA
Ordin Caudovirales
Familie Siphoviridae
Tip Virus de tip lambda
Specii Enterobacteria fag lambda
Nomenclatura binominala
Enterobacteria fag lambda
ICTV, aprilie 2008
Sinonime
  • fag lambda
  • Fagul Lambda
  • Colifag lambda
  • Bacteriofag lambda [1]

Enterobacteria fagul λ (mai frecvent numit fag lambda ) este un bacteriofag temperat care infectează Escherichia coli .

Ciclul de replicare a fagului lambda

Odată ce fagul intră în gazdă , genomul său se poate integra în genomul gazdei. În acest caz, λ se numește profagă și se află în interiorul gazdei aparent fără a face rău. În această fază, profagul își repetă genomul prin exploatarea mecanismelor de duplicare a ADN-ului gazdei. Această fază se numește lizogenă . Dacă celula gazdă (bacteria) se află într-o situație stresantă, supusă razelor UV, antibiotice , mutageni sau alți factori care o deteriorează, profagul se reactivează, ADN-ul fagului se accizează din genomul bacterian și se activează ciclul litic . ADN-ul fagului reactivat este transcris și tradus de sistemele gazdei, rezultând producerea de noi unități de fagi. Când resursele celulei gazdă sunt epuizate din cauza activității de a produce noi virioni (fagi maturi), membrana este distrusă și virionii maturi sunt eliberați în exterior.

Genomul fagului lambda

Genomul fagului lambda

Genomul fagului lambda este alcătuit din ADN duplex care, prin hidroliza ATP, este ambalat în nucleul proteic al fagului. Enzima terminază catalizează clivajul și reacția de inserție a genomului în capsidă. Mai jos sunt cele șapte transcrieri, catalogate în funcție de numele promotorului, ale fagului lambda cu genele conținute. Unele zone de transcriere depind de factorii N și Q. Unele transcrieri se suprapun.

  • P RM : cI .
  • P R : Regiunea Cro și N-dependentă ( cII - O - replicare - P - Q ).
  • P RE : Cro - cI .
  • P antiq : Î.
  • P R ' : regiune dependentă de Q ( liză - cap - coadă ).
  • P I : int .
  • P L: N și N-dependentă regiune (Cili - X este - int - sib).

Funcțiile proteinelor lui λ

Iată produsele proteice ale genelor λ. Rețineți că, conform unei convenții acceptate în mod obișnuit, genele sunt prezentate cu caractere italice (de exemplu cI ), în timp ce proteinele respective sunt prezentate în alfabetul comun cu litere mici (de exemplu cI).

  • Cro . Inhibitor al transcrierii. Se leagă, în ordine de afinitate, OR3, OR2 și OR1. La concentrații scăzute blochează promotorul RMN (inhibând producția de cI). La concentrații mari, scade propria transcripție prin legarea OR1 și OR2.
  • cI . Inhibitor al transcrierii. Aliaj, în ordine de afinitate, OR1, OR2 și OR3. La concentrații scăzute blochează promotorul R (inhibând producția de Cro). La concentrații mari, propria transcripție scade.
  • cII . Activator al transcrierii, se leagă cIII. Activează transcrierea pe promotorul antiq, RE și I. Stabilitatea sa poate scădea datorită susceptibilității sale la proteaze celulare (în special în celulele sănătoase). Își mărește stabilitatea atunci când este legat de cIII.
  • cIII . proteina de legare cII (engleză, binding protein cII), protejează cII de degradarea telefoanelor cu protează .
  • Nu. Este o proteină de legare a ARN și un cofactor pentru ARN polimeraza ( ARNpol ). Se leagă ARN-ul transcris de ADN care conține o secvență Nut . Se leagă de ARN și de acolo este încărcat pe aceeași polimerază. Modifică recunoașterea codonilor stop, activând de fapt unii codoni stop.
  • Î. Este o proteină de legare a ADN-ului , un cofactor pentru RNApol. Se leagă ADN-ul la siturile Qut și promovează asocierea lor cu RNApol. Modifică recunoașterea codonilor stop, activând de fapt unii codoni stop.
  • xis . Reglează excizia și integrarea genomului fagului.
  • int . Integra. Coordonează integrarea genomului fagului în genomul gazdă. La concentrații scăzute, nu produce niciun efect. Dacă concentrația de xis este scăzută și de intensitate mare, fagul continuă să introducă propriul său genom. Dacă concentrațiile de xis și int sunt comparabile, apare în schimb excizia.
  • A, B, C, D, E, F, Z, U, V, G, T, H, M, L, K, I, J. Acestea sunt genele structurale care alcătuiesc capul ( capul , AF) și coada ( coada , ZJ). Ordinea raportată este aceea de poziționare pe genom în sensul acelor de ceasornic. Aceste proteine ​​sunt capabile de auto-asamblare pentru a genera fagi noi.
  • S, R Proteine ​​care promovează liza celulară (la concentrații adecvate).
  • OP Regiunea O - replicare - P conține promotor de replicare specific al genomului fagului.
  • sib Aceasta nu este o proteină, ci o secvență necesară pentru ca un fag să fie funcțional. Formează o structură de ac de păr ( ac de păr ) în transcrierea ARNm. Promovează degradarea ARNm de către ARNaza III.
  • attP Nici măcar această secvență nu codifică o proteină. Aceasta este regiunea pe care acțiunea int și xis acționează în inserția și excizia genomului fagului. O regiune atb corespunzătoare este prezentă în genomul gazdei.

Integrarea genomică

Introducerea genomului fagului în cromozomul bacterian

Integrarea genomului fagului în cel bacterian are loc într-o regiune specială, numită att λ . Secvența exactă de pe genomul E. coli se numește attB (din engleza Bacterial attachment , site of bacterian attack ) și este în esență compusă din trei segmente, numite BO-B '. Secvența complementară pe genomul fagului este attP (situs de atașare Phagic) și este compus din regiuni PO-P“.

 ----------------- ---------------
| | |
| ----- -----
| | P | | B |
| GENOM ----- ----- GENOM
| | O | X | O |
| Fagul λ ----- ----- E.coli
| | P '| | B '|
| ----- -----
| | |
----------------- ---------------

Integrarea are loc prin recombinare conservatoare specifică site-ului. Acest eveniment, în orice caz, necesită prezența proteinelor Int (fag) și IHF (din factorul gazdă de integrare engleză, proteină bacteriană). Atât Int, cât și IHF se leagă de situsul attP , formând un complex ADN-proteină (numit intasom ) care susține recombinarea.

 ----------------- ---------------
| | |
| -------------
| | P | O | B |
| GENOMUL ------------- GENOMUL
|             
| Fagul λ ------------- E.coli
| | P '| O | B '|
| -------------
| | |
----------------- ---------------

Rezultatul acestui eveniment vede regiunea BOB 'originală modificată într-una nouă cu genomul fagului BO-P'-PO-B'. ADN-ul fagic este acum complet integrat.

Detalii despre ciclul de replicare

Iată principalele mecanisme moleculare în urma infecției fagului λ.

  1. Fagul lambda se leagă de membrana celulei E. coli lângă receptorii maltozei .
  2. Genomul liniar al fagului este injectat în celulă și devine imediat circular.
  3. Acesta inițiază transcrierea pornind de la promotori L, R și R“, pentru a produce transcrierilor timpurii imediate (timpuriu imediat).
  4. Se produc N, Cro și o proteină mai scurtă, inactivă.
  5. Cro leagă secvența OR3 , inhibând transcripția genei cI . N leagă cele două situri Nut (localizate în gena N și în gena Cro ).
  6. Proteina N legată de L și R inițiază transcrierea ORF-urilor ulterioare ( Open Reading Frame ). Proteinele traduse în această fază, numite târziu-timpuriu (din engleza târziu timpuriu ) sunt în continuare proteine ​​N și Cro, pe lângă cII și cIII.
  7. cIII leagă cII, protejându-l de atacul proteazelor. Stabilitatea cII determină ce ciclu va întreprinde fagul. Celulele care nu suferă, cu activitate abundentă de protează, vor face cII instabile, începând ciclul litic. Celulele care suferă vor avea mai puțină activitate de protează, făcând stabila cII, un preludiu al ciclului lizogen.

Ciclul litic

Plăci de liză fagică Lambda pe bacteriile E. coli .

Dacă ciclul litic este inițiat, următoarele celule moleculare au loc în celula gazdă.

  1. Transcrierile timpurii timpurii continuă să fie produse: printre acestea se numără xis , int , Q și gene pentru replicarea genomului lambda.
  2. Genomul lambda este reprodus în pregătirea pentru producția ulterioară de noi fagi.
  3. Q leagă site-urile Qut .
  4. Producția de ARNm pentru liza și sinteza proteinelor structurale începe de la promotorul R '.
  5. Unități noi de fagi sunt asamblate din proteine ​​structurale.
  6. Proteinele de liză ating o concentrație care determină ruperea membranei, ceea ce permite noilor fagi să scape.

Ciclul lizogen

Dacă se inițiază ciclul lizogen, în celula gazdă au loc următoarele evenimente moleculare.

  1. Transcrierile timpurii timpurii continuă să fie transcrise. Acestea includ xis , int , Q și gene pentru replicarea genomului fagului. Proteina cII stabilă activează, de asemenea, transcripția din promotorii P RE , P antiq , P I.
  2. Promotorul Antiq P produce ARNm antisens, oprirea producției Q. Promotorul P RE produce antisens ARNm care se transformă off producția Cro, alături de simțuri ARNm cl, care se transformă pe producția cl. Promotorul P I produce mARN-ul genei int , care crește concentrația proteinei int.
  3. Absența Q inhibă promotorul PR ' , inhibând în mod eficient producția de proteine ​​litice și structurale tipice ciclului litic. Nivelurile ridicate de proteine ​​int (mai mari decât xis) au ca rezultat inserarea genomului lambda în cel al gazdei. Producția de cI își generează legătura cu site-ul OR1 la promotorul P R , oprind producția de Cro. cI leagă și P L , oprind și transcrierea acestuia.
  4. Scăderea Cro crește site-ul OR1 , astfel încât transcrierea din promotorul P RM crește , ceea ce menține nivelul cI ridicat.
  5. Declinul transcrierii din P L și P R împiedică producerea ulterioară a cII și cIII.
  6. Scăderea concentrațiilor cII și cIII generează o scădere a transcrierii din P antiq , P RE și P I.
  7. Doar promotorii P RM și P R ' rămân activi, producând un scurt transcript inactiv și cI. Genomul, introdus în gazdă, intră într-o stare inactivă.

Inducerea fagilor latente

Așa se produce inducția fagului latent al ciclului lizogen.

  1. Celula gazdă suferă un stres atât de mare încât se generează deteriorarea ADN-ului, declanșând răspunsul reparator.
  2. Proteina celulară RecA identifică de fapt deteriorarea ADN-ului și este activată (RecA *) ca o protează super-specifică.
  3. De obicei RecA * taie LexA (un represor de transcripție) și îl inactivează. În acest mod este permisă sinteza proteinelor pentru repararea ADN-ului. Cu toate acestea, în celulele infectate, acest răspuns este deturnat și RecA * reduce cI.
  4. IC scindat își pierde afinitatea pentru ADN, deoarece nu mai poate dimeriza.
  5. Promotorii P R și P L nu mai sunt reprimați. Aprinderea lor în consecință începe calea litică.

Ajustarea inserției și exciziei

După cum sa menționat deja, inserția și excizia genomului fagului sunt reglementate de concentrațiile relative ale proteinelor xis și int. Pot apărea două evenimente diferite.

  1. xis și int sunt situate pe același mARN (transcris de P L ). Prin urmare, concentrația celor două proteine ​​este comparabilă. Acest lucru generează excizia genomului fagului.
  2. Regiunea terminală 3 'a ARNm transcris din P L conține o regiune sib care se pliază într-o structură stabilă de ac de păr . Această structură este ținta RNaseIII. Celulele sănătoase au o cantitate mare de RNaseIII, care generează concentrații foarte mici de proteină int. Concentrațiile mai mari de xis decât int nu generează nicio inserție sau excizie, lăsând fagii introduși anterior în interior și nepermițând nicio altă intrare. Această situație este favorabilă din punct de vedere evolutiv, deoarece reduce competiția fagului (deoarece niciun fag nou nu intră într-o celulă deja infectată).

Controlul exciziei genomului fagic

Mai precis, excizia genomului fagului răspunde la următoarele evenimente moleculare.

  1. Genomul fagului este încă inserat în genomul gazdă și trebuie excizat pentru a fi reprodus. Regiunea sib a promotorului normal P L , de fapt, nu este prezentă pe transcrierile care provin din genomul integrat. De fapt, în apropierea regiunii sib se află regiunea attP pentru inserare (vezi imaginea).
  2. Absența domeniului sib generează absența regiunii acului , care nu mai poate fi atacată de RNaseIII.
  3. În timp ce transcrierea rămâne intactă, conține o copie întreagă atât a xis cât și a int, care generează concentrații echivalente ale celor două proteine.
  4. Concentrații egale de xis și int generează excizia genomului fagic din cel bacterian.

Reglementarea cI și Cro

Sistemul de reglementare identificat în fagul lambda este un exemplu notabil de influență ridicată a expresiei genice de către un sistem simplu. Acest sistem se bazează în principal pe un comutator care transformă alternativ două gene care se exclud reciproc on și off. Starea fagilor lambda este de fapt controlată de proteinele cI și Cro. Fagul rămâne în faza lizogenă dacă predomină proteina cI, în timp ce faza litică este inițiată dacă predomină Cro. Faza litică și lizogenă se auto-exclud prin următoarele condiții:

  • în absența cI, gena Cro poate fi transcrisă;
  • în prezența cI, numai gena cI poate fi transcrisă;
  • la concentrații mari de cI, transcrierea ambelor gene este inhibată.

Sistemul de reprimare a genei fagului lambda constă în mai multe detalii din următoarele componente:

  • gena cI ;
  • Secvența OR3 ;
  • Secvența OR2 ;
  • Secvență OR1 ;
  • Gena Cro .

Represorul propriu-zis constă dintr-un dimer , cI, capabil să regleze transcrierea celor două gene cI și Cro . Dimerul cI poate lega toate cele trei secvențe de operare OR1 , OR2 și OR3 , dar numai într-o ordine precisă (OR1> OR2> OR3). Legarea unui dimer cI la OR1 facilitează, de asemenea, legarea acestuia la OR2 , conform unui efect numit cooperativitate . De fapt, OR1 și OR2 sunt legate de cI aproape simultan. Aceasta nu crește imediat afinitatea cI la OR3 : o astfel de legare are loc numai în prezența unor concentrații mult mai mari de cI.

Notă

  1. ^ (EN) Enterobacteria phage lambda , în Taxonomy Browser, Centrul Național pentru Informații despre Biotehnologie (NCBI).

Alte proiecte

linkuri externe

Microbiologie Portalul Microbiologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de Microbiologie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Fago_lambda&oldid=118504558 ”