PMC (Svenska)

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

virus är minimala infektiösa partiklar som består av ett proteinskikt och en nukleinsyrakärna. De finns i ett stort antal former och infekterar praktiskt taget alla levande varelser: djur, växter, insekter och bakterier. Inblick i infektionsprocessen kan underlätta nya terapeutiska strategier för virus-och bakteriesjukdomar samt livsmedelsbevarande. En artikel av Aksyuk et al (2009) publicerad i denna fråga belyser den fortfarande mystiska infektionsprocessen., Det rapporterar den första kristallstrukturen av en betydande del av bakteriofagerna T4-svansmantelprotein. Tillsammans med kopplingar till befintliga kryo-EM-rekonstruktioner föreslår den en mekanism för genomleverans i värdcellen för Myoviridae-Fagen.

virus kan betraktas som mobila genetiska partiklar, som innehåller instruktioner för att reproducera sig med hjälp av utländska cellulära resurser. Mängden virus som finns i biosfären är enorm, varierande i deras virionformer, genomer och livsstilar., Klassificering av virus definieras av värdpreferens, viral morfologi, genomtyp och hjälpstrukturer som svansar eller kuvert. Virala partiklar utanför en värdcell (så kallade virioner) är inerta enheter med ett genom omgivet av ett skyddande skikt.

virus som angriper bakterier namngavs”bakteriofager”. Termen Fage härstammar från grekiska fagein, som översätts som”att äta”., Faginfektionscykeln verkar vara enkel men extremt effektiv: en enda FAG injicerar sitt Genom i en bakteriecell, byter cellprogrammet till sin fördel så att värdcellen så småningom kommer att dö och släppa ut cirka 100 nya fagpartiklar. Studier av bakteriofager blev en viktig del av biologin eftersom deras allmakt var tätt kopplad till bakterier. Analyser av bakteriofaggenomsekvenser ger möjlighet att identifiera grundläggande principer för genomorganisation, samutveckling samt modell och modifiering av deras genom., Nya studier om faglivscykeln kommer inte bara att avslöja dess interaktion med biologiska barriärer under virusöverföring och anpassning på hög nivå, men kan också bidra till att övervinna allvarliga kliniska problem som orsakas av förekomsten av multiresistenta bakterier, de så kallade”superbugsna”. Denna presumtion grundar sig på det faktum att fager som infekterar vissa bakterier kan känna igen och infektera dessa trots deras resistens mot antibiotika. Faktum är att exponentiella effekter av fagtillväxt i celler har visat sig vara mycket viktiga för att bekämpa bakteriella sjukdomar.,

Caudovirales ordningen av bakteriofager kännetecknas av dubbelsträngat DNA (dsDNA) genom, som kan vara av storleken 18 till 500 kb i längd. Fagerna, som tillhör Caudovirales, står för 95% av alla fager som rapporteras i den vetenskapliga litteraturen, och representerar sannolikt majoriteten av fager på planeten (Ackermann, 2006). Även om genomsekvenser varierar ganska signifikant, har viruspartiklarna i denna grupp en ganska liknande organisation: varje virion har en polyhedral, övervägande icosahedral, Huvud (capsid) som innehåller Ett genom., Huvudet är bundet till en svans genom en kontakt, och den avlägsna änden av svansen är utrustad med ett speciellt system för piercing av ett bakteriemembran. Bakteriofagens svans och dess relaterade strukturer är viktiga verktyg för Fagen under infektivitetsprocessen som säkrar inmatningen av den virala nukleinsyran i värdcellen.

Rossmanns grupp har varit involverad i många år med att analysera olika virus och en betydande del av deras forskning är tillägnad bakterieviruset T4 som tillhör Myoviridae-familjen (Ackermann, 2006)., Myoviridae är en familj av bakteriofager med kontraktila svansar, bestående av 25% av alla kända fagpopulationer. Svanskontraktion är en väsentlig fas av cellulär infektion genom dessa fager, vilket resulterar i att man trycker på det centrala svansröret genom det yttre cellmembranet som liknar en spruta och därigenom skapar en kanal för DNA-utstötning från kapsiden och in i värdcellen (Figur 1; Leiman et al, 2003).

Tailed dsDNA-fager kännetecknas av sin meningslöshet för kristalliseringsförsök, även om kristallstrukturer av vissa enskilda proteinkomponenter har bestämts för T4-bakteriofag av Rossmann-labbet., Strukturella studier av andra fager från familjen Myoviridae hindrades av variation och mångfald i aminosyrasekvenserna bland de tailed bakteriofagerna, vilket gjorde förutsägelse av den strukturella organisationen av fagelementen opålitliga. Cryo-EM blev det enda tillgängliga verktyget som möjliggjorde strukturell insikt vid subnanometerupplösning (6-10 Å; Jiang et al, 2006; Lander et al, 2008). Genom att kombinera EM och kristallografi kunde man också identifiera T4-bakteriofagproteinerna, långa och korta fibrer samt kapsidproteinet (Leiman et al, 2004; Kostyuchenko et al, 2005).,

det nya arbetet av Aksyuk och medförfattare publicerade i denna utgåva av EMBO Journal ytterligare framsteg vår förståelse av detta komplexa biologiska system. Med hjälp av en liknande hybridmetod löser Aksyuk et al (2009) här kristallstrukturen av ett litet proteasresistent fragment (gp18PR) av mantelproteinet gp18. Med hjälp av molekylär ersättning bestämmer de ytterligare strukturen hos det större gp18M-proteinet som innefattar tre av proteinets fyra domäner., Montering av gp18M-atommodellen i befintliga EM-kartor gjorde det möjligt att lokalisera de enskilda proteinsubenheterna inom svansmanteln och identifierade även konformationsförändringar under svanskontraktion (centralpanelen i Figur 1). Dessa resultat tyder på samspelet mellan subenheter i svansen och ger en mekanistisk syn på Fagens svanskontraktion under infektionsprocessen.,

denna första bestämning av stjärtproteinstruktur, tillsammans med den jämförande modelleringsmetoden, belyser processen med T4-bakteriofaginfektion och kan på liknande sätt tillämpas på relaterade strukturella studier.

---