Escherichia virus P1

Escherichia virus P1 należy do rzędu Caudovirales i rodziny Myoviridae. Jest powszechnie określany jako Fage P1 i był jednym z pierwszych bakteriofagów zidentyfikowanych w coli Escherichia coli. Jest przedstawicielem małego rodzaju wirusa P1 w obrębie Myoviridae, który obejmuje również wirus Aeromonas 43., Szeroko zakrojone badania nad phage P1 przyczyniły się znacząco do pionierskiego rozwoju w 1960 roku w technologiach rekombinacji DNA obejmujących rekombinację site-specific, modyfikację restrykcyjną i klonowanie dużych fragmentów DNA.

phage P1 ma dużą ikozahedralną głowę o średnicy około 65-85 nm przymocowaną do charakterystycznego długiego ogona o długości 220 nm. Ogona otacza rurkowata, skurczowa osłona, która kończy się płytką podstawy i sześcioprzęsłowymi włóknami ogona o długości 90 nm. Głowica fagowa zawiera liniowy Genom dsDNA o wielkości 93 kb., Całkowita sekwencja genomu Fage P1 koduje co najmniej 117 genów i zawiera dużą charakterystyczną redundancję sekwencji na każdym końcu 5 'I 3′. Te nadmiarowe sekwencje mają zmienną długość i wahają się od 10 do 15 kb. Po wejściu do komórki gospodarza, DNA wirusa ulega szybkiej cyrkularyzacji poprzez rekombinację między redundantnymi sekwencjami. Ta rekombinacja homologiczna jest wspomagana przez rekombinazy kodowane przez gospodarza lub przez system rekombinacji Cre-lox napędzany fagami., W tym drugim przypadku rekombinacja przebiega między dwoma miejscami loxP znajdującymi się w końcowych rejonach redundantnego genomu wirusa wspomaganego przez kodowane fagowo białko „cre”.

podobnie jak inne caudovirales, phage P1 jest umiarkowanym bakteriofagiem, który może przyjmować lizogeniczny lub lityczny styl życia. Decyzja o wejściu w fazę lityczną lub lizogeniczną zależy od środowiska gospodarza i czynników wpływających na transkrypcję monomerycznej cząsteczki represora C1, która reguluje odporność fagów P1., Podczas lizogenii, cyrkulacyjne DNA fagowe (określane jako prophage) replikuje się w cytoplazmie gospodarza jako plazmid o niskiej liczbie kopii z pochodzenia replikacji (oriR) przy użyciu różnych białek kodowanych fagami, które również tłumią fazę lityczną. Plazmid jest wysoce stabilny i dziedziczony przez komórki potomne po podziale komórkowym gospodarza bakteryjnego. W związku z tym replikacja i podział Fage P1 na komórki potomne są ściśle regulowane. RepA białka kodowanego fagami wraz z powtarzanymi sekwencjami powtórzeń w miejscach incA i incC uczestniczy w replikacji plazmidu., Na replikację wpływa również status metylacji sekwencji oriR na genomie fagowym i sekwencji oriC na genomie bakteryjnym. Czynniki gospodarza, takie jak DnaA, HU i różne opiekunów uczestniczą w modyfikacji RepA i replikacji cyrkulacyjnego plazmidu proroczego. Jak bakteriofagi P7 i P22 (które zarażają Salmonella sp.), phage P1 wykorzystuje dwie cząsteczki represyjne (białko C1 i RNA C4) do tłumienia fazy litycznej., Inne regulatory obejmują kodowane fagowo transferowe cząsteczki RNA, metylotransferazę DNA (MTR), transcriptional antiterminators (Coi i Ant1/2) i białko Ko-repressor LXC. Indukcja prorokowania jest rzadka, ale występuje w odpowiedzi na uszkodzenia UV i zmiany odżywcze w środowisku gospodarza. W procesie indukcji bierze udział czynnik transkrypcyjny gospodarza-białko LexA. Phage P1 wykorzystuje inne pochodzenie replikacji (oriL) zlokalizowane w genie kodującym białko RepL dla fazy litycznej., Około 37 wirusowych operonów jest transkrybowanych w fazie litycznej przez bakteryjną polimerazę RNA. Holoenzym polimerazy powstaje w obecności kodowanego fagowo białka Lpa, którego poziomy są regulowane z kolei przez cząsteczkę represora C1 i bakteryjne białko SSPA.

ważną cechą wirusa jest „uogólniona transdukcja”, gdzie zamiast własnego DNA, duże fragmenty bakteryjnego DNA gospodarza są pakowane do głowy fagów., W przeciwieństwie do lambda Fage, uogólniona transdukcja przez Fage P1 może zmobilizować około 100 kb DNA gospodarza między dwoma bakteryjnymi szczepami gospodarza. Po transdukcji do szczepu bakteryjnego biorcy, geny bakteryjne czasami integrują się z genomem gospodarza przez rekombinację site-specific. W rezultacie transdukowana bakteria nie lyse i nie cierpi toksyczność z powodu infekcji wirusowej.

żywicielem fagów P1 jest E. coli, który należy do Gammaproteobacteria i Enterobacteriaceae. W związku z tym rozmieszczenie tego faga odzwierciedla jego wszechobecnego żywiciela., Przenoszenie wirusa polega na równomiernym przenikaniu wewnętrznej rurki ogonowej do peryplazmy E. coli i przesunięciu płyty podstawy od błony zewnętrznej podczas skurczu ogona. Włókna ogonowe wiążą się ze specyficznym receptorem gospodarza, który jest cząstką glukozy na rdzeniu lipopolisacharydowym zewnętrznej błony bakteryjnej. Trans-glikozylaza lityczna ułatwia penetrację ściany komórkowej bakterii i wyrzucanie DNA FAGOWEGO do gospodarza. Szybko powstaje białko „Sim”, które nadaje odporność gospodarzowi bakteryjnemu, z wyłączeniem innych inwazyjnych fagów., Po wejściu do gospodarza wprowadzone DNA pozostaje związane z dwoma kodowanymi fagami białkami Dara i DarB (MTR i helikaza), które czynią wirusowe DNA odpornym na trawienie przez endonukleazy ograniczające enterobakterie typu I. Ponieważ receptor glikolipidowy E. coli dla fagów P1 jest powszechny u kilku Gram-ujemnych bakterii, cząsteczka wirusa może adsorbować się na zewnętrznej ścianie i wstrzyknąć DNA do cytoplazmy wielu bakterii. Nie może jednak ulegać dalszej replikacji u tych gatunków bakterii., Odkrycie sekwencji przypominających rekombinazy Fagowe P1 w metawiromach ze złożonych środowisk i enterobakterii sugeruje, że konieczne są dalsze prace w celu rozwikłania biologii tych fagów w różnych środowiskach i gospodarzach. Porównawcze sekwencjonowanie genomu wirusów związanych z P1 (np. niesklasyfikowany Punalikevirus viz. phage D6, phage phiW39, phage RCS47 i phage SJ46 zidentyfikowane z różnych enterobakterii) prawdopodobnie ujawnią wgląd w nowe procesy wirusowego pakowania DNA, rekombinacji swoistej dla miejsca i odporności.