RNA- fagi
Wykryto je w 1960 roku przy okazji prowadzenia badań nad czynnikiem płciowości F u E. Coli. Zawierają RNA, jednoniciowy o dodatniej polarności. Ich genom zbudowany jest z 3600 nukleotydów, nie jest długa nicią lecz jest zwinięty w kłębek. Około 75% zasad tego RNA jest ze sobą sparowanych tworząc tzw. Szpilki podzielone fragmentami jednoniciowymi. Symetria kubiczna.
Są to wirusy najlepiej poznane w sensie ich funkcjonalności. Ich poznanie umożliwiło wejrzenie w mechanizmy między komórką gospodarza a wirusem.
Przebieg infekcji RNA- fagiem
RNA- fagi absorbują się do fimbrii płciowych swoim białkiem wiązania A (nawet do 1000 wironów)
Przenikanie do komórki. Do komórki dostaje się tylko kwas nukleinowy wirusa. Proteazy fimbrii rozcinają białko A uwalniając kwas nukleinowy, który dostaje się do komórki dzięki obkurczaniu się fimbrii (zostaje ono wciągane) przy pomocy białka leżącego u podstawy fimbrii wiążąc się z białkiem A. Zwykle infekcje wywołuje jedna cząsteczka RNA. Ale w odpowiednich warunkach może się ich dostać więcej. W czasie penetracji fimbrie ulegają częściowej degradacji i to jest powód, że ilość przenikających nici kwasu nukleinowych jest ograniczona.
Translacja RNA wirusowego na rybosomach komórki gospodarza ponieważ jest to RNA + (dodatnia polarność) to RNA wirusa jest od razu mRNA.
Białka wirusa są syntetyzowane w następującej kolejności:
Białka kapsydu
Białka polimerazy
Białko lityczne
Białka kapsydu regulują syntezę białek polimerazy. Synteza białka A zachodzi niezależnie od syntezy pozostałych białek na replikujących się niciach RNA fagowego. Na jedną nić RNA fagowego przypada jedno białko. Białko lityczne jest kodowane przez tzw. Gen zachodzący. Leżący na pograniczu genów białka kapsydu i RNA repliakazy, odczytywany jest on w innej fazie ( faza odczytu przesunięta o jeden nukleotyd w prawo, zwana frazą +1)
Białko kapsydu:
Represor replikacji RNA
Modulator translacji białek fagowych
Element strukturotwórczy
Replikaza RNA- modulator translacji wypiera we wczesnej fazie z nici plus rybosomy i tym samym potęguje replikację. Później zostaje sama wyparta przez białko kapsydu z nici plus, transkrybuje nici minus tworząc nowe porcje nici plus.
W badaniach nad genomem tego wirusa, okazało się że geny są przedzielone i poprzedzone fragmentem RNA nie ulegającymi translacji. Było to zagadką. Dziś wiadomo że rejony te odgrywają ważną rolę. Decydują o polarności translacji, wiążą swoiście rybosom ( w przypadku tych fagów białko kapsydu) decydując o zjawisku represji translacji i replikacji, wiąże RNA replikazę, koduje dodatkowo białko lityczne. Jest to region o prawie całkowitej konserwatywności genetycznej.
RNA- fagi „minimalne wirusy” posiadają minimum informacji niezbędnej aby wirus infekował, namnażał się i zachowywał ciągłość genetyczną. Każda faza cyklu życiowego jest związana z produktem innego genu.
Białko A- adsorpcja i penetracja
Replikaza- namnażanie
Białka kapsydu tworzące kapsyd- identyczne podjednostki
Białko lityczne- uwolnienie wirusa
Do syntezy swoich białek wirus wykorzystuje komórkowy system translacji.
DNA- fagi
Są to wirusy o złożonej budowie. Winion składa się z główki zawierającej DNA i długiego ogonka zaopatrzonego w 6 wici i jedną płytkę podstawową. Ich genom stanowi liniowa cząsteczka 2-niciowego DNA zawierającego około 170 genów. Funkcje większości tych genów są poznane.
Wirusy te efektywnie wyłączają poszczególne procesy życiowe komórki. Infekcja tym fagiem prowadzi do rozpadu DNA komórkowego. Późne okresy rozwoju wirusa odbywają się w komórce pozbawionej własnego genomu. Aparat replikacyjny faga jest całkowicie niezależny od aparatu bakteryjnego.
Zakażenie komórki:
Wirus za pomocą wici adsorbuje się na komórce, dochodzi do kontaktu pomiędzy powierzchnią bakterii a płytką podstawową wirusa. Następuje skurcz ogonka- otoczka ogonka zbudowana jest z identycznych podjednostek białkowych ułożonych spiralnie. Rdzeń ogonka wbija się w ścianę komórki bakterii, poczym DNA zostaje wstrzyknięty do komórki przez kanał rdzenia.
Etapy namnażania:
Transkrypcja DNA na mRNA wczesne
Translacja „wczesnych” białek (funkcjonalnych)
Replikacja wirusowego DNA
Transkrypcja na mRNA (późne)
synteza białek późnych (strukturalnych- białek główki, ogonka, wici, płytki podstawowej)
Składanie potomnych cząsteczek bakteriofaga
Wczesne białka to:
Nukleazy degradujące DNA gospodarza
Enzymy biorące udział w metabolizmie nukleotydów etylujących i glikozylujących DNA wirusowy
Enzymy biorące udział w replikacji, są to: fagowa polimerazy DNA, topoizomeraza, białka topiące, ligazy, białka kompleksu replikującego.
Bakteriofagi o genomie w postaci pojedynczej kołowej nici DNA na przykładzie faga ΦX174
Są to wirusy o symetrii kubicznej. Ich genom koduje od 9-11 białek wirusowych. Są to 2 białka strukturalne budujące kapsyd, białko wypustek, a także białko będące w kompleksie z wirusowym DNA. Oprócz białek strukturalnych, genom tego faga zawiera informacje dla 7 białek niestrukturalnych, rola tych białek nie jest do końca poznana.
Białko A- niezbędne do replikacji, DNA nukleaza która przecina 2- niciową formę replikacyjną DNA
Białko E- peptyd lityczny, ułatwiający rozpad komórki gospodarza
Proces infekcji rozpoczyna się od adsorpcji wirusa na powierzchni bakterii za pośrednictwem hydrofobowych wypustek zbudowanych z białka H
Faza eklipsy DNA w komórce, synteza makromolekuł wirusowych, organizacja wironów potomnych i liza komórki. Wkrótce po infekcji w zakażonej komórce zachodzi synteza nici minus DNA- komplementarnej do infekcyjnej nici plus DNA. Powstaje dwuniciowa, kołowa forma zwana replikacyjną RFI. Powstaje około 20 kopii RFI, w sposób semikonserwatywny.
Formy RFI zapoczątkowują syntezę potomnych kołowych, jednoniciowych nici fagowego DNA. Przy czym nie odbywa się to już w sposób semikonserwatywny, tylko według mechanizmu toczącego się koła. Białko A rozcina nić plus i to miejsce jest początkiem, koniec 3' OH służy jako starter, stąd polimeraza syntetyzuje nić komplementarną.
Transkrypcja faga:
Swoiste mRNA powstają pod wpływem RNA polimerazy E. Coli
Transkrypcji ulega dwuniciowa forma replikacyjna i ma charakter asymetryczny bowiem na mRNA przepisywana jest wyłącznie nić DNA- w rezultacie komplementarny mRNA do nici
Wirus DNA ma taką samą sekwencję co infekcyjny plus DNA
Wirusowy mRNA ma charakter policistronowy
Dokładne badania- sporządzenie mapy genetycznej (1977r.) pozwoliła ustalić że:
Genom składa się z 5386 nukleotydów
Występują geny zachodzące
Występują obszary wysokiej specyficzności do rybosomów komórki gospodarza
Do odczytywania różnych białek wykorzystuje są różne fazy odczytu tych samych odcinków DNA
Za badania nad tym wirusem Nagroda Nobla 1980r.