Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

19.3C: Φx174

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5608

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Φx174 (PhiX174) - вірус, який заражає бактерію кишкової палички. Звідси Φx174 є бактеріофагом. Кожна повна інфекційна частинка (віріон) Φx174 складається з білкової оболонки, яка огортає ядро, яке містить як білок, так і ДНК. Шерсть вірусу містить по 60 молекул кожного з двох білків (F і G) і 12 молекул іншого білка (Н). Ядро віріона містить одну молекулу ДНК і 60 копій четвертого білка, білка J. Молекула ДНК одноцепочечной (SSDNA) і знаходиться у вигляді замкнутого кола. Він містить 5386 нуклеотидів. Цей крихітний геном був першим геном ДНК, який коли-небудь був секвенований (Фред Сангер у 1976 році).

    альт
    Малюнок 19.3.3.1 Фікс

    Коли Φx174 приєднується до свого господаря, його молекула SSDNA вставляється в клітину. Тут нитка ДНК (+) служить шаблоном для синтезу комплементарної (−) нитки. Два пасма утворюють подвійну спіраль, яка потім повторюється кілька разів. Мінусові нитки цих молекул ДНК потім служать шаблонами для синтезу:

    • Молекули мРНК.
    • близько 200 комплементарних (+) ниток ДНК, кожна з яких згодом буде упакована в ядро нового віріона.

    Білково-синтезуючий механізм клітини-господаря перетворює молекули вірусної мРНК в 11 різних видів білків. Чотири з них - чотири (F, G, H і J), які будуть включені в нові віріони. Що стосується інших 7 білків.

    • A, A* і C відіграють роль у реплікації вірусної ДНК
    • B і D допомагають у збірці білків віріона в нові віріони
    • Е лізує клітину-господаря, щоб новосинтезовані віріони могли втекти
    • K підвищує вироблення зору

    але жоден з цих білків не входить до складу віріона.

    альт

    Білки 11, закодовані ДНК Φx174, варіюються за розміром від білка А, який містить 513 амінокислот, до білка J, який містить лише 38. Білки 11 разом містять загалом 1986 амінокислот (білок A* - це просто скорочена версія білка А). Це викликає питання. З 3 нуклеотидами, необхідними для визначення однієї амінокислоти, Φx174 знадобиться 5958 нуклеотидів для кодування 1986 амінокислот (5958/3 = 1986). Але його молекула ДНК містить 5386 нуклеотидів, достатньо лише для кодування 1795 амінокислот. Крім того, виявляється, що 217 нуклеотидів нічого не кодують, хоча деякі з них подають керуючі сигнали. Отже, існує лише 5169 кодуючих нуклеотидів, і ми очікуємо, що вони зможуть кодувати лише 1723 амінокислоти. Як Φx174 диктує збірку інших амінокислот?

    Гени, що перекриваються

    Він робить це, використовуючи деякі розтяжки нуклеотидів для кодування двох різних послідовностей амінокислот. Принцип дійсно досить простий. Він передбачає читання кодонів в ньому двох різних «кадрів читання», тобто групування нуклеотидів в зміщені скупчення по три.

    Наприклад, послідовність
    . GAGCCCCA І Т.Д..
    можна читати в трьох різних кадрах читання:
    . GAG CCG CAA CTT C., який кодує. Глю-Про-Глен-лей.
    або
    . G AGC CGC AAC ТТК., який кодує. Сер-Арг-Асн-Фе.
    або
    . GA GCC GCA ACT TC., який кодує. Ала-Ала-Чт.

    Φx174 насправді використовує два з них і, як ви можете бачити, кожен кодує абсолютно іншу послідовність амінокислот.

    Overlapping030.jpg

    Існує навіть одна пляма, де один нуклеотид (А) бере участь у трьох різних кодонів:

    • Це третій нуклеотид в кодоні (ААА) для кінцевої амінокислоти (Lys) в білку А;
    • середній нуклеотид в кодоні ААТ, який кодує Asn в білку К; і
    • перший нуклеотид в АТГ, кодон, який розміщує метіонін (Met) у початкове положення білка С.

    Чому перекриваються гени? Φx174 - один з найдрібніших вірусів. Використання генів, що перекриваються, дозволяє збільшити обсяг інформації, яку він може зберігати в заданій кількості ДНК. Геном Φx174 був не тільки першим секвенованим, він також був першим, хто був хімічно синтезований в лабораторії. При введенні в кишкову паличку ця синтетична молекула була повністю заразною здатною виробляти інтактні віруси.

    альт
    Малюнок 19.3.3.2 Фіх174

    Вище - електронна мікрофотографія дволанцюгової ДНК Φx174, витягнутої з інфікованих клітин кишкової палички. Брусок становить 0,5 мкм. (Люб'язно надано Девідом Денхардтом.)

    Автори та атрибуція