Шевченко Т.П., Будзанівська І.Г., Поліщук В.П. Віруси мікроорганізмів. Курс лекцій. Навчальний посібник

Продукти близько 22 генів (Табл. 3.2) залучені до збірки хвостового відростка фага Т4. Збірка хвостового відростка базується на послідовних взаємодіях білків і починається з утворення базальної пластинки.

Таблиця 3.2 Білковий склад хвостового відростка фага Т4 (Месянжинов В.В. та ін., 2004)

Базальна пластинка – складний комплекс хвостового відростка, «контрольний центр інфікування» вірусу, який містить 150 поліпептидних ланцюгів, що кодуються 16 генами. Побудована базальна пластинка з 6 ідентичних клинів, всередині яких розташована центральна втулка. Для збірки клина взаємодіють білки: gp10, gp7, gp8, gp6, gp53, gp25, gp11. Центральна втулка містить білки gp5, gp27, gp29, gp26, gp28. Збірка базальної пластинки

21

завершується приєднанням білків gp9, gp12 (вони формують короткі фібрили), а також білків gp48, gp54 (вони ініціюють збірку стрижня з 138 копій білка gp19). Стрижень виступає матрицею для збірки скоротливого чохла зі 138 копій білка gp18. Збірка хвостового відростка завершується приєднанням білка gp15 до останніх копій білка gp18 чохла (Рис. 3.4).

Рисунок 3.4. Процес збірки хвостового відростка (Месянжинов та ін., 2004)

Надалі хвостовий відросток приєднується до головки бактеріофага після упаковки в неї ДНК (Рис. 3.5).

22

Потім шість молекул gpwac (фібритин, wac – whisker antigen control)

зв’язуються з вірусною часткою, утворюючи «комірець» та нитки «бакенбардів». Фібритин є одним із допоміжних білків збірки фага і діє як біокомплементарна матриця, яка, зв’язуючись як дистальною, так і проксимальною частиною довгих фібрил, прискорює їх збірку (Рис. 3.6).

Рисунок 3.5. Процес збірки головки та хвостового відростка бактеріофага Т4 (Месянжинов та ін., 2004)

23

Вихід фагу з клітини відбувається шляхом лізису за участю білка Е.

Збірку ниткоподібних бактеріофагів можна розглянути на прикладі бактеріофагу М13 роду Inovirus (Рис. 3.9).

Гени VII, IX, VIII, III, VI фага М13 кодують структурні білки такі, як рVII та рІХ - мінорні капсидні білки, рVІІІ – мажорний (основний) капсидний білок, рІІІ та рVI - мінорні капсидні білки, що беруть участь в адсорбції фага.

Рисунок 3.9. Будова віріону фага М13 (Virus taxonomy, 2012)

Після реплікації ДНК комплекс pV/(+)ДНК спрямовується до клітинної мембрани, де акумулюються синтезовані капсидні білки та відбувається збірка часток. Білки-шаперони pIV, pI, pXІ локалізовані всередині клітинної мембрани. Білок pIV утворює пору у зовнішній мембрані та взаємодіє з білками pI, pXІ на внутрішній мембрані для формування наскрізного каналу через оболонку, розмір якого є достатнім для проходження цілих віріонів М13 назовні. Збірка відбувається у місці тісного контакту зовнішньої та внутрішньої мембран, потребує АТФ та клітинного білка тіоредоксину. Білок pV заміщається капсидними білками під час проходження ДНК через мембрану. Збірка фага М13 ініціюється взаємодією шпильки ДНК з білками pVIII, pVII та pIX, і регулюється білком рІ. Надалі, з клітини спочатку виходить кінець з білками pVII та pIX. Збірка частки завершується приєднанням білків pIII та

26

pVI. У фага М13, дефектного за генами III та VI, немає термінації збірки і відбувається утворення поліфагів (багато копій ДНК в одному капсиді).

27

РОЗДІЛ 4 ОСНОВНІ РИСИ ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ БАКТЕРІОФАГІВ

Процес інфікування фагом бактеріальної клітини може призводити до трьох типів взаємодії: літичної, нелітичної і лізогенної. Крім того, в екології бактеріофагів використовується термін «псевдолізогенія», коли має місце подовжений латентний період при літичній (вірулентній) інфекції (Рис 4.1).

Мутація до дефектного або нездатного до адгезії

Приєднання

Впорскування нуклеїнової кислоти

Інтеграція профагу

Рисунок 4.1. Типи взаємодії бактеріофагів з чутливими клітинами

(http://onlinelibrary.wiley.com)

Літична взаємодія фага з чутливою бактеріальною клітиною завжди завершується загибеллю мікробної клітини і утворенням фагового потомства. Даний тип взаємодії ще носить назву продуктивної взаємодії, а такі

28

бактеріофаги – літичними або вірулентними. Типовим прикладом такої взаємодії є бактеріофаг Т4 та бактерія E. coli.

При нелітичній (хронічній) взаємодії бактеріофага з клітиною відбувається часткова перебудова клітинного метаболізму для повільного розмноження фага. Віріони виходять із клітини, не вбиваючи її. Типовим прикладом нелітичного фага є нитчастий фаг М13.

При лізогенній взаємодії фага з бактеріальною клітиною вірусний геном в неінфекційній формі (у вигляді профага) передається від батьківських клітин дочірнім (від однієї генерації клітин до іншої). При цьому час від часу в деяких клітинах даної культури синтезуються фагові частки, які лізують ці клітини і виходять у навколишнє середовище (бульйон, фізрозчин). При повторному інфікуванні лізогенних клітин таким же вірусом клітини не лізуються, - вони набувають стійкого «імунітету» до повторного зараження гомологічним фагом. Лізогенна бактеріальна культура при цьому росте цілком нормально. Фаги, які здатні лізогенізувати чутливі бактеріальні культури, називаються помірними або лізогенними. Типовим прикладом такої взаємодії є бактеріофаг λ та штам E.

сoli К12.

Однак, незважаючи на відмінності у подальшому розвитку літичної, нелітичної або лізогенної інфекції, початкові етапи життєвого циклу фага та його взаємодії з мікробною клітиною, включаючи внесення генетичного матеріалу фага в клітину, є практично однаковими (Рис. 4.2).

29