Fagul P1 este un temperat care infectează Escherichia coli și alte bacterii . În timpul trecerii ciclului lizogenic, genomul fagului există ca plasmidă în bacterii [1] , spre deosebire de alți fagi (de exemplu, fagul lambda ), care sunt integrati în ADN-ul gazdei. P1 are un cap icosaedric care conține ADN atașat de o coadă contractilă cu șase fibre de coadă. Fagul P1 a atras interesul cercetătorilor deoarece poate fi folosit pentru a transfera ADN-ul de la o celulă bacteriană la alta într-un proces cunoscut sub numele de transducție . Când se replic în timpul ciclului său litic, captează fragmente din cromozomul gazdei. Dacă particulele virale rezultate sunt folosite pentru a infecta o altă gazdă, fragmentele de ADN capturate pot fi integrate în genomul noii gazde. Această metodă de inginerie genetică in vivo a fost utilizată pe scară largă de mulți ani și este folosită și astăzi, deși într-o măsură mai mică. P1 poate fi, de asemenea, utilizat pentru a crea un vector de clonare a cromozomilor artificiali derivat din P1 care poate transporta fragmente de ADN relativ mari. P1 codifică recombinaza Cre specifică locului, care este utilizată pe scară largă pentru a conduce recombinarea ADN-ului specifică celulei sau timpului prin flancarea ADN-ului țintă cu situsuri loxP (vezi recombinarea Cre-Lox ).
Virionul este similar ca structură cu fagul T4 , dar mai simplu [2] . Are un cap icosaedric [3] care conține genomul atașat la un vârf de coadă. Coada are un tub inconjurat de o teaca contractila. Se termină într-o placă de bază cu șase fibre de coadă. Fibrele cozii sunt implicate în atașarea și specificitatea gazdei.
Genomul fagului P1 este moderat de mare, aproximativ 93 kbp. [2] în lungime (comparativ cu genomurile, de exemplu, T4 - 169Kb, lambda - 48Kb și Ff - 6,4Kb). Într-o particulă virală, este o moleculă liniară de ADN dublu catenar. Odată introdus în gazdă, acesta circulă și se reproduce ca plasmidă.
Într-o particulă de virus, molecula de ADN este mai lungă (110 kb) decât lungimea reală a genomului. Este creat prin excizia unui fragment de dimensiuni adecvate dintr-o catenă de ADN concatemeric care are mai multe copii ale genomului (a se vedea secțiunea despre liză de mai jos pentru cum se face acest lucru). Din acest motiv, capetele moleculei de ADN sunt identice. Aceasta se numește redundanță terminală. Acest lucru este important pentru ADN-ul circular al gazdei. O altă consecință a excizării ADN-ului dintr- un concatemer este că o moleculă liniară dată poate începe oriunde în genomul circular. Aceasta se numește permutare ciclică.
Genomul este deosebit de bogat în secvențe Chi recunoscute de recombinaza bacteriană RecBCD . Genomul conține două origini de replicare: oriR, care îl replică în timpul ciclului lizogenic și oriL, care îl replică în timpul etapei litice. Genomul P1 codifică trei ARNt care sunt exprimate în stadiul litic.
Proteomul : Genomul P1 codifică 112 proteine și 5 gene netraduse, aproximativ de două ori mai mari decât bacteriofagul lambda [2] .
Particula de fag este adsorbită pe suprafața bacteriei folosind procese de coadă pentru specificitate. Învelișul cozii se micșorează și ADN-ul fagului este injectat în celula gazdă. Mecanismul de recombinare a ADN-ului gazdă, sau enzima cre tradusă din ADN-ul viral, recombină capetele redundante terminale și face genomul circular. În funcție de diferite semnale fiziologice, fagul poate intra imediat în faza litică sau poate intra în starea lizogenă.
Gena care codifică procesele de coadă are un set de secvențe care pot viza recombinaza specifică site-ului Cin . Acest lucru face ca capătul C-terminal al proteinei să comute între cele două forme alternative la o frecvență scăzută. Șuvițele de coadă ale virusului sunt responsabile pentru specificitatea legării la receptorul gazdă. Țintele din fibrele cozii ale virusului sunt sub selecție constantă pentru a evolua și a evita legarea. Această metodă de diversitate de recombinare a cozii permite virusului să țină pasul cu bacteria [4] . Acest sistem are o omologie de secvență apropiată cu sistemele de recombinare din fibrele cozii ale fagilor neînrudiți, cum ar fi fagul mu și fagul lambda .
Genomul fagului P1 este menținut ca o plasmidă cu copie scăzută în bacterii. Dimensiunea relativ mare a plasmidei necesită [2] să mențină numărul de copii scăzut, astfel încât să nu devină o povară metabolică prea mare atâta timp cât este un lizogen. Deoarece există de obicei o singură copie a plasmidei per genom bacterian, există șanse mari ca plasmida să nu fie transmisă la ambele celule fiice. Plasmida P1 combate acest lucru în mai multe moduri:
Plasmida P1 are o sursă separată de replicare (oriL) care este activată în timpul ciclului litic. Replicarea începe cu replicarea theta bidirecțională normală în oriL, dar mai târziu, în faza litică, trece la o tehnică de replicare cu cerc rulant folosind mecanismul de recombinare a gazdei [2] [7] [8] . Acest lucru are ca rezultat faptul că mai multe copii ale genomului sunt prezente pe o singură moleculă de ADN liniară numită concatemer. Capătul concatemerului este tăiat într-un loc specific numit sit pac sau site de ambalare [9] . Aceasta este urmată de împachetarea ADN-ului în capete până când acestea sunt pline. Restul concateterului care nu se potrivește într-un singur cap este separat și echipamentul începe să-l împacheteze într-un nou cap. Locația tăieturii nu depinde de succesiune. Fiecare cap conține aproximativ 110 kb. ADN [9] , deci există puțin mai mult de o copie completă a genomului (~90 kb) în fiecare cap, în timp ce capetele catenei din fiecare cap sunt identice. După infectarea unei celule noi, această redundanță terminală este utilizată de mecanismul de recombinare al gazdei pentru a cicliza genomul dacă îi lipsesc două copii ale locusului lox [1] [9] . Dacă sunt prezente două situsuri lox (unul la fiecare capăt al capătului redundant), ciclizarea este efectuată de recombinaza cre.
După ce virionii completi sunt asamblați, celula gazdă este lizată, eliberând particulele virale.
P1 a fost descoperit în 1951 de Giuseppe Bertani în laboratorul lui Salvador Luria , dar acest fag a fost puțin studiat până când Ed Lennox, care lucrează și el în grupul lui Luria, a arătat în 1954-1955 că poate transduce materialul genetic între bacteriile gazdă. Această descoperire a condus la utilizarea fagului pentru schimbul genetic și cartografierea genomului E. coli și a stimulat studiul său ulterioară ca organism model [2] [10] [11] . În anii 1960, Hideo Ikeda și Jun-ichi Tomizawa au arătat că genomul ADN-ului fagului este liniar și dublu catenar, cu redundanță la capete. În anii 1970, Nat Sternberg a caracterizat sistemul de recombinare specifică site-ului Crelox , care permite unui genom liniar să circule pentru a forma o plasmidă după infecție. În anii 1980, Sternberg a dezvoltat P1 ca vector pentru clonarea unor fragmente mari de ADN eucariot [10] . O hartă a genei P1 bazată pe o secvență parțială de ADN a fost publicată în 1993 de Michael Yarmolinsky și Małgorzata Lobotskaya, iar genomul a fost secvențiat complet de Lobotskaya și colegii în 2004 [1] [11] .
| Tipuri de acizi nucleici | ||||
|---|---|---|---|---|
| Baze azotate | ||||
| Nucleozide | ||||
| Nucleotide | ||||
| ARN | ||||
| ADN | ||||
| Analogii | ||||
| Tipuri de vectori |
| |||
| ||||