《肠杆菌噬菌体ΦX174》由会员分享，可在线阅读，更多相关《肠杆菌噬菌体ΦX174（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、KKME-专业医学搜索引擎 http:/ X174拼音 chnggnjnshjntX174英文参考 EnterobacteriaphageX174；X174概述大肠杆菌噬菌体 X174 由环状单链+DNA 和一个蛋白质衣壳构成的小 20 面体病毒，属于微小噬菌体科微小噬菌体属。X174 基因组小，成熟噬菌体结构简单，是研究 DNA 复制、基因表达、DNA-蛋白质和蛋白质-蛋白质相互作用以及形态建成的很好系统。中文名称肠杆菌噬菌体 X174英文名称 EnterobacteriaphageX174；X174分类类型种分类微小噬菌体科微小噬菌体属肠杆菌噬菌体 X174GeneBank 编号J0248
2、2大肠杆菌噬菌体 X174 的结构和生活循环大肠杆菌噬菌体X174 编码 11 个基因产物，其中四个参与成熟病毒的衣壳结构，这四种蛋白分别为 F、G、J 和 H 蛋白。衣壳由 F、G 和 J 蛋白各 60个拷贝与 H 蛋白的 12 个拷贝组成。噬菌体结构的基本模型是一个由 60 个 gpF 以 20 面体对称（12 个 F 五邻体）排列衣壳，内含单链DNA 和 gpJ。由 gpG 五邻体和 gpH 组成 12 个突出的刺突，排列在20 面体的顶点。大肠杆菌噬菌体 X174 基因组编码 9 个主要基因，分别是KKME-专业医学搜索引擎 http:/ 和 J 基因，成熟噬菌体蛋白质外壳由gpF（主
3、要衣壳蛋白） 、gpG（主要刺突蛋白） 、gpH（次要刺突蛋白）和 gpJ（内部蛋白组成。蛋白衣壳前体（前头）由 gpF、gpG、gpH和非结构蛋白 gpB 及 gpD 组成，gpA 是一个位点特异的、链特异的内切酶，gpE 对噬菌体在细胞内发育不需要，但控制细胞裂解需要这个蛋白。除了上面 9 个基本基因之外，还存在 A*基因和 K 基因，A*基因在 A 基因中发现，负责关闭 DNA 的复制。噬菌体合成不需要 gpK，它可能刺激噬菌体的产生。早期研究显示，基因 A 区编码 A 和 A*两个基因，A 区的翻译在同一阅读框的两个不同位点起始，翻译产物大的是 A 蛋白，小的是 A*蛋白。后来的研究结
4、果揭示，基因 B 完全在基因 A 内编码，只是阅读方式不同，可能有两种翻译方式。基因 A 区域通过一种翻译方式合成 A 蛋白和 A*蛋白，以另一种翻译方式合成 B 蛋白。基因 E 也位于基因 D 的编码序列内。大肠杆菌噬菌体 X174 有 11 个蛋白质基因，但只转录成 3 个 mRNA，功能相关的基因组织在一起，并转录在同一个 mRNA 中；基因组的 DNA 分子绝大多数用来编码蛋白，不翻译的部分仅占 4%；基因排列上最显著的特点是重叠基因和基因内基因，这是首次发现的基因重叠现象。大肠杆菌噬菌体 X174 感染大肠杆菌通过三个起始阶段，依次为附着、隐蔽和 DNA 进入，它吸附到细胞表面的脂多
5、糖受体，由于 DNA 的释放而造成衣壳隐蔽，然后 DNA 导入宿主细胞内。导航蛋白 gpH 与病毒 DAN 一起转移到细胞内，直接结合到一个特异KKME-专业医学搜索引擎 http:/ DNA 要经过三个DNA 复制期。复制的第一阶段，单链 DNA 在这个特异的膜位点转换成复制型（RF）DNA， ，这一过程至少需要 13 种宿主蛋白质，而不需要噬菌体编码的蛋白。第二阶段 RFDNA 半保留复制，由参与第一阶段的蛋白质，加上大肠杆菌的 rep 蛋白和噬菌体的 gpA 蛋白共同完成。gpA 蛋白在病毒链（正链）的 ori 位点切割，结合在5端，这样 RFDNA 才能继续其后的复制。第三阶段是从 R
6、F-gpA复合体合成病毒环状 DNA，这一过程与成熟噬菌体的形成紧密结合，需要病毒编码的 gpA、gpB、gpC、gpD、gpF、gpG、gpH、gpJ 及宿主的 DNA 聚合酶 III 全酶和 rep 蛋白。前头是衣壳的前体，由gpF、gpG、gpH 和 gpJ 蛋白装配而成。RF-gpA 复合体与前头结合形成一个复制装置（50S 复合体） ，gpC 控制第二阶段复制转换成DNA 包装到前头。病毒 DNA 通过滚环模式在 50S 复合体中复制，置换的病毒链包装到前头，gpJ 与置换病毒链一起掺入到前头，通过特定的机制，gpB 从复制复合物中除去。gpA 在 ori 切割病毒链，连接两个末端形
7、成一个包装的环状基因组。这个阶段的产物是 RF-gpA复合体，是 132S 的具感染性颗粒，当 gpD 从 132S 颗粒除去时，形成稳定的 X174 噬菌体。X174 噬菌体基因组的转录在 X174 噬菌体系统，转录随之翻译贯穿整个噬菌体感染期。它不像在复杂噬菌体看到的那样，没有从一类基因转换到另一类基因的开关，也没有证据表明，X174感染后宿主转录和翻译装置发生改变和修饰。尽管在噬菌体的发育KKME-专业医学搜索引擎 http:/ X174 噬菌体的 mRNA 完全从互补链（复制形式的负链）转录，因而 mRNA 的序列与病毒 DNA（正链）序列一致，没有发现反信息。这些结果可在体外用 RF
8、DNA 和 RNA 聚合酶构建的转录系统中重复。在体外转录系统中发现，一些启动子紧邻着基因 A（PA） 、基因 B（PB）和基因 D（PD）的起始处。X174 噬菌体 DNA 有 4 个可能的终止位点，其中两个位点（T1 和 T3）只有在终止因子 rho 存在时起作用，另两个位点在体外终止时与 rho 因子无关。显然，X174 噬菌体缺少复杂的调节机制，没有正调节和负调节机制，而是启动子和终止子位点沿基因组排列，有效的终止可作为简单的控制机制。X174 噬菌体 DNA 的复制 X174 噬菌体 DNA 的复制可分为三个阶段，第一阶段是将病毒环状单链 DNA 转变成共价闭合超螺旋 DNA（RF1
9、） ，尽管这种转换发生在细胞膜部分，但需要 gpH 蛋白。在体外重构的可溶系统不需要细胞膜部分和 gpH 蛋白。体外系统完全依赖宿主酶系统，全过程可分为预引发（组装印发体） 、引发（形成 RNA 引物） 、延伸（合成病毒 DNA 链） 、填补间隙（出去RNA 引物，形成 RF2DNA） 、连接（形成共价闭合 RF4DNA）和超螺旋（形成 RF1DNA）等六个步骤。在预引发步骤中，一组预引发蛋白和引发酶在病毒 DNA 特异位点组装形成引发体，引发体是沿KKME-专业医学搜索引擎 http:/ DNA 合成 RNA 时可移动的机器，合成的 RNA 引物为 DNA 聚合酶 III 提供了起始位点。通
10、过 RNA 引物延伸 3端，在病毒 DNA模板上合成合成互补链，经过这种反应所得到的产物是一种具有5端 RNA 引物的开环双螺旋 DNA。53核酸外切酶除去 5末端的 RNA 引物，DNA 聚合酶 I 填补留下来的缺口和空隙，DNA连接酶连接形成共价闭合双螺旋 DNA（RFIV） ，再由 DNA 促旋酶引入负扭转，产生 RFIDNA。这套程序已用纯化组分在实验室完成。X174 噬菌 DNA 体复制复制的第二节段是 RFIDNA 的半保留复制。体外实验结果表明，RF 复制可分为病毒链合成和互补链合成，病毒链合成通过滚环机制进行，而互补链的合成基本上与第一节段的 DNA 合成相同。病毒 DNA 在
11、噬菌体复制的第三阶段中不对称合成，这与X174 噬菌体形态发生途径紧密相连。DNA 合成需噬菌体结构基因 F、G、H 和 J，还需要基因 B、D、C 和 A 的功能，X174 噬菌体环状 DNA 包装到衣壳需要伴随合成病毒 DNA。以前的体内研究表明，DNA 合成和噬菌体形态简称偶联发生在一种特异的中间体结构内，其中滚环中间体 DNA 与噬菌体衣壳前体（前头）相联。X174 噬菌体的装配 X174 噬菌体的装配包括衣壳装配和DNA 链包装。噬菌体起始形态发生需经过两个独立的途径，分别为前头装配和合成 DNA 前起始复合体形成，前起始体由 RFIIDNA、病毒 gpA、gpC 和宿主细胞 rep
12、 蛋白或 DNA 解旋酶组成。两个途径KKME-专业医学搜索引擎 http:/ 50S 复合体，在此合成单链 DNA，伴随包装到前头。现已至少鉴定出 5 个装配中间体，首先发现的形态发生中间体是 9S 和6S 颗粒，它们分别是外壳和刺突蛋白的五邻体。9S 和 6S 颗粒结合在一起形成 12S 颗粒，这一反应依赖内部支架蛋白 gpB 的存在。12S 颗粒可以是循环反应之外的产物，但它具有真正形态发生中间体结合的特性。在外支架蛋白 gpD 的帮助下，12 个 12S 颗粒与 240个外支架蛋白结合形成前衣壳或 180S 颗粒。在前衣壳中，240 个外支架蛋白 D 形成外壳，而 60 个拷贝的 B
13、蛋白占据内部位置。前衣壳装配之后，合成的单链 DNA 病毒基因组与 DNA 结合蛋白、gpJ一起包装。DNA 包装起始之后，gpB 蛋白从前衣壳分离出来，产生前病毒颗粒或 132S 颗粒。132S 颗粒仍含有外支架蛋白 gpD，其后除去外支架蛋白 D，产生成熟的具感染性病毒颗粒。形态发生的最后阶段同时涉及合成和包装单链病毒基因组。X174 噬菌体 DNA 合成的第二阶段和第三阶段需要宿主细胞的rep 蛋白，但分离的大肠杆菌 rep 突变体（gro87 和 gro89）特异性的抑制第三阶段 DNA 合成。突变体 rep 蛋白可能影响 50S 的形成和稳定性。病毒 DNA 链包装到前头需病毒编码的
14、 gpJ 蛋白，gpJ 首先结合RFDNA 模板，然后在包装期间与病毒 DNA 链一起直接进入前头。gpJ 结合阻止依赖 SSB 的第二阶段 DNA 合成，一旦这种复合体中加入前头，DNA 合成又开始，这说明 gpJ 和前头直接相互作用。在噬菌体形成期间，gpH 和 gpJ 可能发生相互作用，gpH 在 X174 噬菌KKME-专业医学搜索引擎 http:/ gpH 和 gpJ 都位于复制叉，在复制第三阶段包装单链 DNA。J 蛋白由 37 个氨基酸残基组成，其中 12 个为碱性残基，没有酸性残基，碱性残基在蛋白质的 N 端集中成两簇，两簇间为富含脯氨酸区。蛋白 C 端的疏水区在所有微小噬菌体中都保守，它可能参与DNA 的包装。对 J 蛋白的功能研究结果显示，J 蛋白与 DNA 的结合机制主要是电荷-电荷相互作用介导。脯氨酸是在这个片段发挥其有效功能的关键。大头医生 http:/
