PMC (Norsk)
EMBO J 28, 821-829 (2009); publisert online 8. April 2009
Virus er minuscule smittefarlige partikler som består av et protein frakk og en nukleinsyre kjerne. De finnes i et stort utvalg av former og infisere praktisk talt alle levende skapninger: dyr, planter, insekter og bakterier. Innsikt i infeksjon prosessen kunne tilrettelegge for nye terapeutiske strategier for virale og bakterielle sykdommer, så vel som mat bevaring. En artikkel av Aksyuk et al (2009) publisert i denne saken belyser det fortsatt mystisk infeksjon prosessen., Det rapporterer det første krystall struktur av en betydelig del av bakteriofager T4 halen skjede protein. Sammen med beslag i eksisterende cryo-EM rekonstruksjoner, tyder det på en mekanisme for genome levering til verts-cellen for Myoviridae fager.
Virus kan betraktes som mobile genetiske partikler, som inneholder instruksjonene for å reprodusere seg selv ved hjelp av utenlandske mobile ressurser. Mengden av virus som finnes i biosfæren er enorme, og varierer i deres virion former, genomer og livsstil., Klassifisering av virus er definert ved å være vert preferanse, viral morfologi, genom type og hjelpeorganisasjonene strukturer som haler eller konvolutter. Viral partikler utenfor en verts-cellen (såkalte virions) er inert enheter med et genom som er omgitt av et beskyttende lag.
Virus som angriper bakterier ble kalt ‘bakteriofager». Begrepet phage stammer fra gresk phagein, som kan oversettes som «å spise»., Den phage infeksjon syklusen ser ut til å bli enkel, men svært effektiv: en enkelt phage injiserer sin genom inn i en bakterie celle, slå celler» – programmet i sin favør, så det vert celle vil til slutt dø og slippe om 100 nye phage partikler. Studier av bakteriofager ble en avgjørende del av biologi fordi deres allestedsnærværende var tett knyttet til bakterier. Analyser av bacteriophage genom sekvenser gir mulighet til å identifisere grunnleggende prinsippene i genom-organisering, ko-evolusjon, så vel som modell og endre sitt genom., Romanen studier på phage levetid, vil ikke bare avsløre sin interaksjon med biologiske barrierer i løpet av viral overføring og et høyt nivå av tilpasning, men kan også bidra til å overvinne alvorlige kliniske problemer som skyldes forekomst av multi-resistente bakterier, såkalte «superbugs». Denne antakelsen er basert på det faktum at fager infisere enkelte bakterier kan gjenkjenne og infisere disse til tross for deres antibiotika(s) motstand. Faktisk, eksponentiell virkninger av phage vekst i celler har vist seg svært viktig i forhold til å bekjempe bakterielle sykdommer.,
Caudovirales bestilling av bakteriofager er preget av dobbel-strandet DNA (dsDNA) genomet, som kan være av størrelse fra 18 til 500 kb i lengden. Den fager, som tilhører Caudovirales, konto for 95% av alle fager rapportert i vitenskapelig litteratur, og mest sannsynlig representerer flertallet av fager på planeten (Ackermann, 2006). Selv om genome sekvenser varierer ganske betydelig, virus partikler av denne gruppen har en ganske lik organisering: hver virion har en polyhedral, hovedsakelig icosahedral, leder (capsid) som inneholder et genom., Hodet er bundet til en hale gjennom en kontakt, og fjern enden av halen er utstyrt med et spesielt system for piercing en bakteriell membran. Den bacteriophage halen og tilhørende strukturer er viktige verktøy for phage under infectivity prosessen å sikre oppføring av den virale nukleinsyre i verts-cellen.
Rossmann»s-gruppen har vært involvert i mange år med å analysere ulike virus og en betydelig del av deres forskning er dedikert til bakteriell virus T4 som tilhører Myoviridae familie (Ackermann, 2006)., Myoviridae er en familie av bakteriofager med kontraktile haler, bestående av ∼25% av alle kjente phage bestander. Halen sammentrekning er en viktig fase av mobilnettet infeksjon av disse fager, noe som resulterer i å trykke på den sentrale halen røret gjennom ytre cellemembranen lik en sprøyte, og dermed skape en kanal for DNA utstøting fra capsid og til verts-cellen (Figur 1; Leiman et al, 2003).
Bacteriophage T4. Det venstre panelet viser phage i den utvidede staten, mens det høyre panelet viser phage i kontrakt med staten., Det midtre panelet viser forstørret fragmenter av halen både i utvidet og innleide stater; den øvre delen av det midtre panelet viser montering av X-ray struktur i EM kartet. Underenhetene skygget i rødt vise sin omorganisering i samme spiralformet strand (tilpasset fra tall ber gitt av Petr Leiman og Michael Rossmann).
Tailed dsDNA fager er preget av sin nytteløse for krystallisasjon prøvelser, selv om crystal strukturer av noen individuelle protein komponenter har blitt fastsatt for T4 bacteriophage av Rossmann lab., Strukturelle studier av andre fager fra Myoviridae familie ble hemmet av variasjon og mangfold i amino-syre-sekvenser blant tailed bakteriofager, noe som gjør prediksjon av den strukturelle organiseringen av phage elementer upålitelig. Cryo-EM ble det kun er tilgjengelige verktøy som tillatt strukturelle innsikt i subnanometer oppløsning (6-10 Å; Jiang et al, 2006; Lander et al., 2008). Ved å kombinere EM og crystallography også tillatt identifisering av T4 bacteriophage sokkelen proteiner, lange og korte fibre samt capsid protein (Leiman et al, 2004; Kostyuchenko et al, 2005).,
Den nye jobben ved Aksyuk og co-forfattere publisert i dette nummeret av EMBO Journal videre fremskritt i vår forståelse av dette komplekse biologiske system. Ved hjelp av en lignende hybrid tilnærming, Aksyuk et al (2009) løse her krystallstruktur av en liten protease-resistente fragment (gp18PR) av hylsen protein gp18. Ved hjelp av molekylære erstatning, er de videre bestemme strukturen av de større gp18M protein bestående av tre av de fire domener av protein., Montering av gp18M atom-modell i eksisterende EM-kart tillatt lokaliseringen av de enkelte protein underenhetene i halen skjede og også identifisert conformational endringer under halen sammentrekning (midtre panelet i Figur 1). Disse resultatene tyder på interaksjoner av underenhetene i halen, og gi et mekanisk syn på phage halen sammentrekning i løpet av infeksjon prosessen.,
Denne første halen skjede protein strukturbestemmelse, sammen med den komparative modellering tilnærming, kaster lys over prosessen med T4-bacteriophage infeksjon og kan på samme måte bli anvendt i relatert strukturelle studier.