PMC (Magyar)
EMBO J 28, 821-829 (2009); online megjelent: 2009.április 8.
a vírusok egy fehérjebőrből és egy nukleinsavmagból álló apró fertőző részecskék. Sokféle formában léteznek, és gyakorlatilag minden élőlényt megfertőznek: állatokat, növényeket, rovarokat és baktériumokat. A fertőzési folyamatba való betekintés elősegítheti a vírusos és bakteriális betegségek új terápiás stratégiáit, valamint az élelmiszerek megőrzését. Az Aksyuk et al (2009) ebben a kiadásban megjelent cikke rávilágít a még mindig titokzatos fertőzési folyamatra., Beszámol az első kristályszerkezet jelentős részét a bakteriofágok T4 farok köpeny fehérje. A meglévő krio-EM rekonstrukciókkal együtt javasolja a genom bejuttatásának mechanizmusát a gazdasejtbe a Myoviridae fágok számára.
a vírusok mobil genetikai részecskéknek tekinthetők,amelyek idegen celluláris erőforrások felhasználásával reprodukálják magukat. A bioszférában létező vírusok mennyisége óriási, változó virion alakjukban, genomjukban és életmódjukban., A vírusok osztályozását a gazdaszervezeti preferencia, a vírus morfológiája, a genom típusa és a segédszerkezetek, például a farok vagy a boríték határozza meg. A gazdasejten kívüli vírusrészecskék (úgynevezett virionok) inert entitások, amelyek genomját védőbevonat veszi körül.
a baktériumokat támadó vírusokat”bakteriofágoknak” nevezték. A fág kifejezés a görög fageinből származik,ami “enni”., A fágfertőzési ciklus egyszerűnek, de rendkívül hatékonynak tűnik: egyetlen fág a genomját egy bakteriális sejtbe injektálja, a sejtek” programját a javára váltva, így a gazdasejt végül meghal, és körülbelül 100 új fágrészecskét szabadít fel. A bakteriofágok vizsgálata a biológia lényeges részévé vált, mivel mindenütt jelenésük szorosan kapcsolódott a baktériumokhoz. A bakteriofág genomszekvenciák elemzése lehetőséget ad a genomszervezés, a társfejlődés alapelveinek azonosítására, valamint a genom modellezésére és módosítására., A fág életciklusára vonatkozó új vizsgálatok nemcsak a vírusátvitel és a magas szintű alkalmazkodás során a biológiai akadályokkal való kölcsönhatását tárják fel, hanem segíthetnek a multirezisztens baktériumok, az úgynevezett”szuperbugok” előfordulása által okozott súlyos klinikai problémák leküzdésében is. Ez a feltételezés azon a tényen alapul, hogy bizonyos baktériumokat megfertőző fágok felismerhetik és megfertőzhetik ezeket az antibiotikum(ok) rezisztenciájuk ellenére. Valójában a fágnövekedés exponenciális hatásai a sejtekben nagyon fontosnak bizonyultak a bakteriális betegségek elleni küzdelemben.,
a bakteriofágok caudovirales rendjét kettős szálú DNS (dsDNA) genomok jellemzik, amelyek hossza 18-500 kb lehet. A caudoviraleshez tartozó fágok a szakirodalomban szereplő összes fág 95% – át teszik ki, és valószínűleg a bolygó fágjainak többségét képviselik (Ackermann, 2006). Bár a genomszekvenciák meglehetősen jelentősen eltérnek, ennek a csoportnak a vírusrészecskéi meglehetősen hasonló szervezettel rendelkeznek: minden virionnak van egy poliéder, túlnyomórészt ikozaéder, fej (kapszid), amely genomot tartalmaz., A fej egy csatlakozón keresztül egy farokhoz van kötve, a farok távoli vége pedig egy speciális rendszerrel van felszerelve a bakteriális membrán átszúrására. A bakteriofág farok és annak kapcsolódó szerkezete a fág alapvető eszköze a fertőzőképességi folyamat során, amely biztosítja a vírus nukleinsav bejutását a gazdasejtbe.
a Rossmann csoport évek óta foglalkozik különböző vírusok elemzésével, kutatásaik jelentős része a Myoviridae családba tartozó T4 baktériumvírusnak szól (Ackermann, 2006)., A Myoviridae a bakteriofágok összehúzódó farkú családja, amely az összes ismert fágpopuláció 25% – át tartalmazza. Farok összehúzódás elengedhetetlen fázisa mobil fertőzés által ezek a fágok, ami nyomja a központi farok cső keresztül a külső sejtmembrán hasonló a fecskendőt, ezáltal egy csatorna a DNS ejekciós a capsid, valamint a fogadó sejt (1. Ábra; Leiman et al, 2003).
bakteriofág T4. A bal oldali panel a fágot kiterjesztett állapotban szemlélteti, míg a jobb oldali panel a fágot mutatja a szerződött állapotban., A középső panel a farok kibővített töredékeit mutatja mind kiterjesztett, mind összehúzott állapotban; a középső panel felső része a röntgenszerkezet EM térképbe illesztését mutatja. A vörösben árnyékolt alegységek ugyanabban a spirális szálban mutatják átrendeződésüket (a Petr Leiman és Michael Rossmann által készített számokból adaptálva).
a farkú dsDNS fágokat a kristályosodási vizsgálatok hiábavalósága jellemzi, bár egyes fehérje komponensek kristályszerkezetét a Rossmann labor a T4 bakteriofágra határozta meg., A Myoviridae családból származó más fágok szerkezeti vizsgálatát hátráltatta a farkú bakteriofágok aminosav-szekvenciáinak változása és sokfélesége, így a fágelemek szerkezeti szerveződésének előrejelzését megbízhatatlanná tette. A Cryo-EM lett az egyetlen elérhető eszköz, amely lehetővé tette a strukturális betekintést a szubnanométer felbontásánál (6-10 Å; Jiang et al, 2006; Lander et al, 2008). Az EM és a kristályosodás kombinálása lehetővé tette a T4 bakteriofág alaplapfehérjék, a hosszú és rövid szálak, valamint a kapszidfehérje azonosítását is (Leiman et al, 2004; Kostyuchenko et al, 2005).,
Aksyuk és az EMBO folyóirat e számában megjelent társszerzők új munkája tovább növeli ennek a komplex biológiai rendszernek a megértését. Hasonló hibrid megközelítés alkalmazásával az Aksyuk et al (2009) itt oldja meg a gp18 hüvelyfehérje kis proteáz-rezisztens fragmentumának (gp18PR) kristályszerkezetét. Molekuláris helyettesítéssel tovább határozzák meg a nagyobb gp18m fehérje szerkezetét, amely a fehérje négy tartományából háromot tartalmaz., Felszerelése a gp18M atom-modell a meglévő EM térképek megengedett helymeghatározási az egyes fehérje alegységek belül a farkam a hüvelyébe is azonosított conformational változások során farok összehúzódás (központi panel 1.Ábra). Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a kölcsönhatások alegységek belül a farkát, valamint rendelkezik egy mechanisztikus kilátás a fág farok összehúzódás során a fertőzés folyamata.,
Ez az első farokköpenyes fehérjeszerkezet-meghatározás az összehasonlító modellezési megközelítéssel együtt fényt derít a T4-bakteriofág fertőzés folyamatára, és hasonlóképpen alkalmazható a kapcsolódó strukturális vizsgálatokra is.