PMC (Română)
EMBO J 28, 821-829 (2009); publicat online 8 aprilie 2009
virusurile sunt particule infecțioase minuscule compuse dintr-un strat proteic și un nucleu de acid nucleic. Ele există într-o mare varietate de forme și infectează practic toate creaturile vii: animale, plante, insecte și bacterii. Perspectiva asupra procesului de infectare ar putea facilita noi strategii terapeutice pentru bolile virale și bacteriene, precum și conservarea alimentelor. Un articol de Aksyuk et al (2009) publicat în acest număr aruncă o lumină asupra procesului de infecție încă misterios., Acesta raportează prima structură cristalină a unei porțiuni semnificative a proteinei T4 a tecii de coadă a bacteriofagilor. Împreună cu fitingurile în reconstrucțiile crio-EM existente, sugerează un mecanism de livrare a genomului în celula gazdă pentru fagii Mioviridae.virușii pot fi considerați particule genetice mobile, care conțin instrucțiuni pentru reproducerea lor folosind resurse celulare străine. Cantitatea de viruși care există în biosferă este enormă, variind în formele lor de virion, genomi și stiluri de viață., Clasificarea virusurilor este definită prin preferința gazdei, morfologia virală, tipul genomului și structurile auxiliare, cum ar fi cozile sau plicurile. Particulele virale din afara unei celule gazdă (așa-numitele virioni) sunt entități inerte cu un genom înconjurat de un strat protector.
virusurile care atacă bacteriile au fost numite „bacteriofagi”. Termenul fag provine din limba greacă fageină, care se traduce ca”a mânca”., Ciclul infecției cu fag pare a fi simplu, dar extrem de eficient: un singur fag își injectează genomul într-o celulă bacteriană, schimbând programul celulelor în favoarea sa, astfel încât celula gazdă va muri în cele din urmă și va elibera aproximativ 100 de particule noi de fag. Studiile asupra bacteriofagilor au devenit o parte esențială a biologiei, deoarece omniprezența lor a fost strâns legată de bacterii. Analizele secvențelor genomului bacteriofag oferă posibilitatea de a identifica principiile de bază ale organizării genomului, co-evoluției, precum și de a modela și modifica genomul lor., Studiile noi privind ciclul de viață al fagului nu numai că vor dezvălui interacțiunea sa cu barierele biologice în timpul transmiterii virale și adaptării la nivel înalt, dar ar putea ajuta și la depășirea problemelor clinice grave cauzate de apariția bacteriilor multi-rezistente, așa-numitele”superbugs”. Această prezumție se bazează pe faptul că fagii care infectează anumite bacterii îi pot recunoaște și infecta în ciuda rezistenței lor la antibiotice. Într-adevăr, efectele exponențiale ale creșterii fagului în celule s-au dovedit foarte importante în combaterea bolilor bacteriene.,ordinul caudovirales al bacteriofagilor este caracterizat de genomii ADN dublu catenar (dsDNA), care pot avea o lungime cuprinsă între 18 și 500 kb. De fagi, aparținând Caudovirales, reprezintă 95% din toate fagi raportate în literatura de specialitate, și reprezintă, cel mai probabil majoritatea de fagi de pe planetă (Ackermann, 2006). Deși secvențele genomului variază destul de semnificativ, particulele de virus din acest grup au o organizare destul de similară: fiecare virion are un cap poliedric, predominant icosaedric, care conține un genom., Capul este legat de o coadă printr-un conector, iar capătul îndepărtat al cozii este echipat cu un sistem special pentru perforarea unei membrane bacteriene. Coada bacteriofagului și structurile sale conexe sunt instrumente esențiale ale fagului în timpul procesului de infecțiozitate care asigură intrarea acidului nucleic viral în celula gazdă.Grupul Rossmann este implicat de mai mulți ani în analiza diferitelor virusuri și o parte semnificativă a cercetărilor lor este dedicată virusului bacterian T4 care aparține familiei Myoviridae (Ackermann, 2006)., Myoviridae este o familie de bacteriofagi cu cozi contractile, cuprinzând ∼25% din toate populațiile cunoscute de fagi. Coada contracția este o etapă esențială celulare infecția cu acești fagi, care rezultă în apăsarea centrale coada tub prin exterior membrana celulară asemănătoare cu o seringă, creând astfel un canal pentru ADN-ul de ejecție din capsidă și în celula-gazdă (Figura 1; Lehmann et al, 2003).
bacteriofagul T4. Panoul din stânga ilustrează fagul în starea extinsă, în timp ce panoul din dreapta arată fagul în starea contractată., Panoul din mijloc prezintă fragmente mărite ale cozii atât în stări extinse, cât și contractate; partea superioară a panoului din mijloc demonstrează montarea structurii de raze X în harta EM. Subunitățile umbrite în roșu își arată rearanjarea în același fir elicoidal (adaptat după figurile oferite de Petr Leiman și Michael Rossmann).fagii dsDNA cu coadă se caracterizează prin inutilitatea lor pentru studiile de cristalizare, deși structurile cristaline ale unor componente individuale ale proteinei au fost determinate pentru bacteriofagul T4 de laboratorul Rossmann., Studii structurale de alte fagi din Myoviridae de familie au fost împiedicată de variație și diversitate în amino-acid secvențe printre urmărit bacteriofagi, de a face predictii de organizarea structurală a fage elemente nesigure. Cryo-EM a devenit singurul instrument disponibil care a permis o perspectivă structurală la rezoluția subnanometrului (6-10 Å; Jiang et al, 2006; Lander et al, 2008). Combinându-LE și cristalografie, de asemenea, a permis identificarea a T4 bacteriofag placa de bază proteine, lung și scurt fibre, precum capsidei proteice (Lehmann et al, 2004; Kostyuchenko et al, 2005).,noua lucrare a lui Aksyuk și a coautorilor publicată în acest număr al revistei EMBO avansează în continuare înțelegerea noastră despre acest sistem biologic complex. Folosind o abordare hibridă similară, Aksyuk et al (2009) rezolvă aici structura cristalină a unui mic fragment rezistent la protează (gp18PR) al proteinei de teacă gp18. Folosind înlocuirea moleculară, ele determină în continuare structura proteinei gp18m mai mare care cuprinde trei dintre cele patru domenii ale proteinei., Montarea modelului atomic gp18m în hărțile EM existente a permis localizarea subunităților proteice individuale din teaca cozii și, de asemenea, a identificat modificări conformaționale în timpul contracției cozii (panoul central din Figura 1). Aceste rezultate sugerează interacțiunile subunităților din coadă și oferă o vedere mecanică asupra contracției cozii fagului în timpul procesului de infectare.,această primă determinare a structurii proteinei tecii cozii, împreună cu abordarea de modelare comparativă, aruncă o lumină asupra procesului de infecție cu bacteriofag T4 și ar putea fi aplicată în mod similar studiilor structurale conexe.