Бактеріофаги

MYOVIRIDAE

Family Myoviridae

Genus “T4-like viruses”

Genus “P1-like viruses”

Genus “P2-like viruses”

Genus “Mu-like viruses”

Genus I3-like viruses

Genus phiKZ-like viruses

Genus “SPO1-like viruses”

Genus “φH-like viruses”

Типові представники:

Genus “T4-like viruses” – бактеріофаг Т4

Genus “P1-like viruses” – бактеріофаг Р1

Genus “P2-like viruses” – бактеріофаг Р2

Морфологія віріону

Розмір віріонів: 65-85 нм діаметром; 95-111 нм довжиною. Відросток 80-455 нм довжиною, 16нм ширина.

Форма віріонів: віріон складається з головки, відростку або хвоста, конектора, який поєднує головку з відростком, базальної пластинки з фібрилами(6 довгих фібрил та 6 коротких шпильок).

Присутність (або відсутність) зовнішньої оболонки: відсутня

Симетрія капсиду та його структура: симетрія нуклеокапсиду – ікосаедрична, віріону – змішана. Капсид ізометричний, приблизно 125 капсомерів

Тип нуклеїнової кислоти (РНК чи ДНК): дволанцюгова ДНК

Лінійна чи кільцева НК: лінійна

Кількість та розмір сегментів НК: не сегментована

Особливості: велика кількість метильованих основ

Стратегія реплікації: Потрапивши в середину бактеріальної клітини, фагова ДНК викликає перебудову обміну речовин зараженої клітини (припиняється синтез бактеріальних РНК, ДНК, білків). Рибосоми клітини-хазяїна модифікуються так, що починають функціонувати на м-РНК фагу ефективніше, ніж на м-РНК хазяїна. В клітині спочатку синтезуються “ранні” білки. Синтезуються наступні ферменти: ДНК-полімераза; ДНК-дезоксирибонуклеаза, що руйнує ДНК клітини-хазяїна; ферменти, що необхідні для утворення 5-оксиметилцитозину та його фосфорилювання. Синтезована ДНК-дезоксирибонуклеаза не діє на ДНК фагу, очевидно тому, шо в ній міститься 5-оксиметилцитозин. Ці ферменти забезпечуть синтез ДНК бактеріофагу. На наступному етапі починається синтез білків. Всі білки віріону та інші пізні білки (наприклад лізоцим) синтезуються більш-менш одночасно, і накопичуючись, утворюють фонд “попередників”. Потім вони прямо та специфічно взаємодіють з іншими молекулами, в результаті чого виникають субструктури, які потім збираються вже в цілі віріони. Збирання віріонів складається з чотирьох основних етапів, що приводять до утворення проміжних структур, які взаємодіють між собою лише у визначених критичних точках.

На останньому етапі взаємодії фагу та клітини накопичений лізоцим (продукт гена е) діє зсередини на пептидоглікановий шар клітини. Лізоцим утворюється в зараженій клітині задовго до початку лізису, але лізис наступає тільки в тому випадку, коли лізоцим отримує доступ до шару пептидоглікану. Для цього необхідна реакція, що ініціюється фагом (продукт гену t). В результаті розщеплення пептидогліканів клітинна стінка бактерії стає дуже тонкою і розривається під дією осмотичного тиску. Відбувається вихід бактеріофагу з клітини.

Білки: близько 30 білків. ДНК-бета-глікозилтрансфераза, ДНК – аденін метилаза, ДНК – полімераза, ендонуклеаза, РНК – лігаза, структурний білок базальної пластинки Gp11, короткий хвостовий білок фібрили, капсидний білок Gp31, ДНК зв’язуючий білок.(на прикладі бактеріофагу Т4)

Господар: бактерії, археї

Шляхи передачі: пасивна дифузія в середовищі.

SIPHOVIRIDAE

Family Siphoviridae

Genus SPbeta-like viruses

Genus T1-like virus

Genus T5-like virus

Genus Lambda-like virus

Genus L5-like virus

Genus c2-like virus

Genus PsiM1-like virus

Genus PhiC31-like virus

Genus N15-like virus

Типові представники:

Enterobacteria phage T1

Enterobacteria phage T5

Mycobacterium phage L5

Enterobacteria phage N15

Морфологія вібріону:

Віріони складаються з ікосаедричної голівки діаметром близько 50 нм та хвостового відростка довжиною близько 150 нм, на кінці якого розміщені бокові нитки довжиною 85 нм. Загалом, до складу білкової оболонки входить близько п'ятнадцяти білків, що кодуються вірусним геномом. Спадкова інформація представлена дволанцюговою лінійною ДНК розміром 48502 п.н. У геномі фага λ виявлено 75 відкритих рамок зчитування. Фаг лямбда належить до помірних бактеріофагів. На відміну від вірулентних або літичних бактеріофагів, які після інфекції обов'язково перетворюють клітини на «фабрику» продукування нових віріонів, а згодом руйнують її, помірні фаги мають вибір: за сприятливих умов вони розвиваються літичним шляхом, тобто поводять себе схоже до вірулентних, а за умов нестачі енергетичних ресурсів може реалізуватись інший — лізогенний шлях розвитку, коли фаг перетворюється у латентну «дрімаючу» форму — профаг. За певних умов профаг може активуватись і переходити до літичного розвитку, такий перехід називається індукцією профага.

Під час інфікування кишкової палички бактеріофаг спочатку адсорбується на її поверхні, після чого вводить у цитоплазму свою ДНК. У клітині відбувається експресія невеликої частини вірусних генів, необхідних для прийняття рішення, яким шляхом слід розвиватись. Якщо фаг «вибрав» літичний шлях, більшість його генів активуються, і приблизно за 45 хвилин у бактерії збирається близько 100 нових віріонів, які виходять в середовище руйнуючи клітину живителя. Натомість під час лізогенного розвитку вірусна ДНК вбудовується у бактерійну хромосому, перетворюючи таку клітину на лізогенну (тобто таку, що за певних умов може стати причиною лізису інших клітин у культурі). Після цього із всього вірусного геному експресується тільки один ген — білка репресора, який пригнічує роботу решти генів. Під час кожного циклу реплікації бактерійної ДНК реплікується і профаг, і кожна дочірна клітина отримує свою копію. У такому стані бактеріофаг лямбда може перебувати необмежений час. Лізогенізація клітини має ще один наслідок: через те, що в її цитоплазмі завжди є певний рівень білка репресора, вона не може повторно інфікуватись фагом того ж типу. Спонтанна індукція профага, тобто його перехід до літичного розвитку, є дуже рідкісною подією, і відбувається приблизно в одній із мільйона лізогенних клітин, цим пояснюється низький рівень вірусних частинок у лізогенних культурах. Проте частоту індукції можна підвищити майже до 100% шляхом опромінення бактерій невеликою дозою ультрафіолету. В такому разі в клітинах вмикається SOS-відповідь, покликана забезпечити репарацію пошкоджень ДНК. Білок-репресор реагує на запуск SOS-відповіді в клітині самознищенням, що має наслідком дерепресію інших генів фага, вирізання (ексцизію) його геному із бактерійної хромосоми, та запуск літичного розвитку.