PMC (Polski)

EMBO J 28, 821-829 (2009); published online 8 April 2009

wirusy są drobnocząsteczkowymi cząsteczkami zakaźnymi złożonymi z otoczki białkowej i rdzenia kwasu nukleinowego. Występują w ogromnej różnorodności form i zarażają praktycznie wszystkie żywe stworzenia: zwierzęta, rośliny, owady i bakterie. Wgląd w proces infekcji może ułatwić nowe strategie terapeutyczne dla chorób wirusowych i bakteryjnych, a także zachowanie żywności. Artykuł Aksyuka et al (2009) opublikowany w tym numerze rzuca światło na wciąż tajemniczy proces infekcji., Informuje o pierwszej strukturze krystalicznej znacznej części białka osłonki ogonowej T4 bakteriofagów. Wraz z wyposażeniem w istniejące rekonstrukcje cryo-EM sugeruje mechanizm dostarczania genomu do komórki gospodarza dla fagów Myoviridae.

wirusy można uznać za ruchome cząsteczki genetyczne, zawierające instrukcje rozmnażania się za pomocą obcych zasobów komórkowych. Ilość wirusów występujących w biosferze jest ogromna, różniąca się kształtem wirionu, genomami i stylem życia., Klasyfikacja wirusów jest definiowana przez Preferencje gospodarza, morfologię wirusa, Typ genomu i struktury pomocnicze, takie jak ogony lub otoczki. Cząsteczki wirusa poza komórką gospodarza (tzw. wiriony) są jednostkami obojętnymi z genomem otoczonym płaszczem ochronnym.

wirusy atakujące bakterie nazwano”bakteriofagami”. Termin Fage pochodzi od greckiego phagein, co tłumaczy się jako „jeść”., Cykl infekcji fagami wydaje się prosty, ale niezwykle skuteczny: pojedynczy FAG wstrzykuje swój genom do komórki bakteryjnej, zmieniając program komórek na jego korzyść, aby komórka gospodarza ostatecznie obumarła i uwolniła około 100 nowych cząstek fagowych. Badania nad bakteriofagami stały się istotną częścią biologii, ponieważ ich wszechobecność była ściśle związana z bakteriami. Analizy sekwencji genomu bakteriofagów pozwalają zidentyfikować podstawowe zasady organizacji genomu, koewolucji, a także modelować i modyfikować jego genom., Nowatorskie badania nad cyklem życia fagów nie tylko ujawnią jego interakcję z barierami biologicznymi podczas transmisji wirusów i adaptacji na wysokim poziomie, ale mogą również pomóc w przezwyciężeniu poważnych problemów klinicznych spowodowanych występowaniem bakterii wielo opornych, tak zwanych „superbugs”. Domniemanie to opiera się na fakcie, że fagi zakażające niektóre bakterie mogą je rozpoznać i zainfekować pomimo ich oporności na antybiotyki. Rzeczywiście, wykładnicze efekty wzrostu fagów w komórkach okazały się bardzo ważne w zwalczaniu chorób bakteryjnych.,

rząd bakteriofagów Caudovirales charakteryzuje się dwuniciowymi genomami DNA (dsDNA), które mogą mieć rozmiar od 18 do 500 kb długości. Fagi należące do Caudovirales stanowią 95% wszystkich fagów opisywanych w literaturze naukowej i najprawdopodobniej stanowią większość fagów na planecie (Ackermann, 2006). Chociaż sekwencje genomu różnią się dość znacząco, cząsteczki wirusa z tej grupy mają dość podobną organizację: każdy wirion ma wielościenną, głównie ikosahedralną głowę (kapsyd), która zawiera Genom., Głowa jest związana z ogonem przez złącze, a odległy koniec ogona jest wyposażony w specjalny system przebijania błony bakteryjnej. Ogon bakteriofagów i związane z nim struktury są niezbędnymi narzędziami fagów podczas procesu infekcyjnego zabezpieczającego wejście wirusowego kwasu nukleinowego do komórki gospodarza.

Grupa Rossmanna od wielu lat zajmuje się analizą różnych wirusów, a znaczna część ich badań poświęcona jest wirusowi bakteryjnemu T4, który należy do rodziny Myoviridae (Ackermann, 2006)., Myoviridae to rodzina bakteriofagów z kurczliwymi ogonami, obejmująca ∼25% wszystkich znanych populacji fagów. Skurcz ogona jest istotną fazą infekcji komórkowej przez te fagi, powodując naciśnięcie centralnej rurki ogonowej przez zewnętrzną błonę komórkową podobną do strzykawki, tworząc w ten sposób kanał do wyrzucania DNA z kapsydu i do komórki gospodarza (ryc. 1; Leiman et al, 2003).

fagi dsDNA charakteryzują się nieprzydatnością do badań krystalizacji, chociaż struktury krystaliczne niektórych poszczególnych składników białkowych zostały określone dla bakteriofagu T4 przez Laboratorium Rossmanna., Badania strukturalne innych fagów z rodziny Myoviridae były utrudnione przez zmienność i różnorodność sekwencji aminokwasów wśród ogoniastych bakteriofagów, co sprawiło, że przewidywanie organizacji strukturalnej elementów fagów było niewiarygodne. Cryo-EM stał się jedynym dostępnym narzędziem, które pozwoliło na wgląd strukturalny w rozdzielczości subnanometru (6-10 Å; Jiang et al, 2006; Lander et al, 2008). Połączenie EM i krystalografii pozwoliło również na identyfikację białek bakteriofagowych T4, długich i krótkich włókien oraz białka kapsydu (Leiman i wsp, 2004; Kostyuchenko i wsp, 2005).,

nowa praca Aksyuka i współautorów opublikowana w tym numerze czasopisma EMBO dalej rozwija nasze zrozumienie tego złożonego systemu biologicznego. Używając podobnego podejścia hybrydowego, Aksyuk i wsp (2009) rozwiązują tutaj strukturę krystaliczną małego odpornego na proteazę fragmentu (gp18PR) białka otoczki gp18. Stosując zamiennik molekularny, dalej określają strukturę większego białka gp18M zawierającego trzy z czterech domen białka., Dopasowanie modelu atomowego gp18M do istniejących map EM umożliwiło lokalizację poszczególnych podjednostek białka w osłonie ogona, a także zidentyfikowanie zmian konformacyjnych podczas skurczu ogona (panel Centralny na rysunku 1). Wyniki te sugerują interakcje podjednostek w ogonie i zapewniają mechanistyczny widok na skurcz ogona fagowego podczas procesu infekcji.,

to pierwsze określenie struktury białka osłony ogona, wraz z podejściem modelowania porównawczego, rzuca światło na proces zakażenia bakteriofagami T4 i może być podobnie stosowane do powiązanych badań strukturalnych.

---