レーダーバーグウイルスP22
| バクテリオファージP22 | |
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ウイルスの分類 | |
| （ランク外）: | ウイルス |
| レルム: | デュプロドナビリア |
| 王国： | 興公ビラエ |
| 門: | ウロウイルス門 |
| クラス： | カウドビリセテス |
| 属: | レーダーバーグウイルス |
| 種： | レーダーバーグウイルスP22 |
| 同義語 | |
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サルモネラウイルスP22は、サルモネラチフス菌に感染する細菌ウイルス（バクテリオファージ）である。[ 1 ] 多くのファージと同様に、分子生物学では培養細菌に突然変異を誘発したり、外来遺伝物質を導入したりするために利用されてきた。[ 2 ] P22は一般化形質導入に利用されており、サルモネラの遺伝学を研究するための重要なツールとなっている。[ 1 ]
形態、分類、類縁関係
P22は、バクテリオファージλと遺伝子構造および制御において多くの類似点を共有している。[ 1 ] P22は、バクテリオファージλと同様の遺伝子発現領域および初期オペロンの制御を持っているため 、温帯二本鎖DNAファージであり、ラムドイドファージでもある。 [ 3 ]しかし、ビリオンを構成するタンパク質 をコードする遺伝子は、バクテリオファージλのものとは異なる。[ 3 ] P22は、直径60nmの20面体（T = 7）のビリオン頭部と短い尾部を有する。[ 3 ] このビリオンの形態により、P22は正式にポドウイルス科グループに分類される。[ 3 ] 伝統的に、P22は、バクテリオファージλおよびその他すべてのラムドイドファージを含む、同様のゲノム転写パターンおよびライフサイクルを持つウイルスと関連付けられている。 しかし、この関連性は過大評価されているようである。[ 4 ]同様の短い尾を持つ形態と、ウイルス粒子のタンパク質遺伝子におけるDNA相同性を持つ他の近縁種には、バクテリオファージλとΕ34が含まれる。[ 3 ] 多くのポドウイルス科、例えばファージT7とΦ29は、ウイルス粒子の形態が類似しているにもかかわらず、P22とのDNA類似性はほとんどない。[ 3 ]
ゲノミクス
| P22尾部補助因子 | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| シンボル | P22_テール-4 | ||||||
| ファム | PF11650 | ||||||
| インタープロ | IPR020362 | ||||||
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P22は、そのウイルス粒子内に約44キロベース長の直線状の二本鎖DNA染色体を持ち、平滑末端と環状の遺伝子地図を有する。[ 3 ] しかし、その「野生型」ヌクレオチド配列は約42キロベース長である。[ 3 ] P22のゲノムは配列決定されており、65個の遺伝子が注釈されている。[ 1 ]配列決定の結果は、ファージP22が他のウイルスとの広範な組み換えによって進化したウイルス であるという仮説を支持する。[ 1 ]
P22の研究は、感染時にDNAを環状化し、DNAをウイルス粒子にパッケージ化するメカニズムなど、バクテリオファージλとの違いに焦点を当ててきました。 [ 3 ] ウイルス粒子の染色体は、宿主細胞から離れる前に、ローリングサークルDNA複製によって生じた配列の連結体からカプシドにパッケージ化されます。 [ 3 ] P22でパッケージ化されたDNAは、ウイルス粒子の内部に配列の100%が入るよりも多くの空間があるため、両端で約4%の直接複製を持ちます。[ 3 ] このプロセスは、各ウイルス粒子に配列の単一のコピーを入れるのではなく、複製されたDNAがウイルス粒子にいっぱいになるまで「詰め込まれる」ため、「ヘッドフルパッケージング」と呼ばれます。[ 3 ] これは通常48Kbに及ぶため、宿主DNAの一部がファージとともに移されます。
宿主感染後、線状P22ウイルス粒子DNAは染色体両端の直接反復配列間の相同組換えによって環状化される。[ 3 ]これは宿主の組換え遺伝子産物 によって行われるが、宿主酵素がない場合でもP22組換え機能遺伝子によって行われる。[ 3 ] P22ヌクレオチド配列の1つのコピーを含む環状DNAは、遺伝子発現およびDNA複製の基質となる。[ 3 ]
ライフサイクル
P22テールスパイクタンパク質はウイルス外殻に固定されており、宿主細胞の膜を貫通するのに使用されます。P22 のテールスパイクには、通常とは異なるベータヘリックスフォールドがあります。感染は、P22 ファージの gp9 テールスパイクがチフス菌宿主の表面にある O 抗原リポ多糖に結合したときに始まります。[ 1 ] ビリオンの尾部繊維タンパク質には、O 抗原鎖を切断するエンドルハムノシダーゼ活性があります。[ 3 ] 感染すると、P22 は溶解性 または溶原性の成長経路に入ることができます。[ 1 ] 溶解性経路では、感染直後からウイルスの複製が進行し、1 時間以内に細胞溶解によって約 300～500 個のファージ子孫が放出されます。[ 1 ] しかし、溶原性経路では、ファージ染色体が宿主染色体に組み込まれ、細胞分裂によって娘細胞に受け継がれます。[ 1 ] 増殖経路を制御する主な要因は感染多重度（moi）であり、moiが高いと溶原性経路が促進され、moiが低いと溶菌経路が促進される。[ 1 ]
組み立て経路
ウイルスカプシドは、P22ウイルスの組み立てにおいて研究の対象となってきました。他の大型dsDNAウイルスと同様に、P22はまずタンパク質「プロカプシド」構造を構築し、それをDNA染色体とパッケージングします。[ 3 ] P22プロカプシドは、よく研究されているタンパク質によって組み立てられます。[ 3 ] 組み立て過程において、プロカプシドには約250分子の足場タンパク質が存在しますが、DNAパッケージングの過程で足場タンパク質は放出されます。[ 3 ] 放出された足場タンパク質は損傷を受けず、新たに合成されたコートタンパク質と再組み立てして、より多くのプロカプシドを形成することができます。[ 3 ]
実験室感染では、平均して5回のプロカプシド組み立てに足場タンパク質分子が関与する。[ 3 ] P22足場タンパク質は、最終構造の一部となることなく他のタンパク質の組み立てを媒介するため、触媒的に作用する。[ 3 ] プロカプシド組み立てにおける足場タンパク質の作用は、真核生物のヘルペスウイルスを含む他の大型二十面体ウイルスでは一般的であるが、場合によっては、足場は再利用されずにタンパク質分解によって除去される。[ 3 ] さらに、P22足場タンパク質は、プロカプシドに組み立てられていない場合、追加の足場タンパク質の合成を抑制する可能性がある。[ 3 ]
P22ファージカプシド内の凝縮DNAの安定化には、Gp4、Gp10、Gp26という3つの隣接する遺伝子の産物が必要である。 [ 5 ]これらのタンパク質は、DNAが進入する穴を塞ぐ働きをする。[ 6 ]これら3つのタンパク質は、新しく満たされたカプシド上で重合して、成熟ファージの首部を形成し、そこからDNAが細胞に注入されると考えられる。Gp4（P22尾部補助因子）は、P22形態形成中に新しくDNAが満たされたカプシドに追加される最初の尾部補助因子である。溶液中では、このタンパク質はモノマーとして機能し、構造安定性が低い。gp4とポータルタンパク質の相互作用には、6つのgp4タンパク質の非等価な2つのセットの結合が関与する。Gp4は、他の尾部補助因子であるgp10とgp26の構造アダプターとして機能する。[ 7 ]
サルモネラ遺伝子研究への応用
形質導入は細菌遺伝学で広く利用されており、株の構築にも有用である。[ 8 ] 一般的に、各細菌種内での形質導入には特定のファージの使用が必要である。例えば、P22はS. enterica sv. Typhimuriumの形質導入に使用されている。[ 8 ] S. entericaの遺伝学の発展において重要な要素は、形質導入交配におけるP22の使いやすさであった。[ 8 ] 特に、P22は保存安定性が高く、高力価ストックが容易に得られ、高頻度形質導入（HT）および統合欠損変異体が分離されている。[ 8 ]
参照
参考文献
- ^ a b c d e f g h i jピーター E. プレベリッジ ジュニア(2006)。リチャード・カレンダー (編)。バクテリオファージ(第 2 版)。ニューヨーク州ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。ページ 457–468。ISBN 978-0-19-514850-3。
- ^ Snyder L, Champness W (2007).細菌の分子遺伝学（第3版）. ASM Press. ISBN 978-1-55581-399-4。
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x Casjens , Sherwood. 「バクテリオファージP22に関する情報」 . ASM Division M: バクテリオファージP22 . American Society for Microbiology. 2010年12月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年4月15日閲覧。
- ^ Ackermann, HW (2015). 「ラムダ-P22問題」 .バクテリオファージ. 5 (1) e1017084. doi : 10.1080/21597081.2015.1017084 . PMC 4422791. PMID 26442187 .
- ^ Strauss H, King J (1984年2月). 「ファージP22の形態形成過程における新しくパッケージ化されたDNAの安定化過程」J. Mol. Biol . 172 (4): 523–43 . doi : 10.1016/S0022-2836(84)80021-2 . PMID 6363718 .
- ^ Eppler K, Wyckoff E, Goates J, Parr R, Casjens S (1991年8月). 「DNAパッケージングに必要なバクテリオファージP22遺伝子のヌクレオチド配列」. Virology . 183 (2): 519–38 . doi : 10.1016/0042-6822(91)90981-G . PMID 1853558 .
- ^ Olia AS, Al-Bassam J, Winn-Stapley DA, Joss L, Casjens SR, Cingolani G (2006). 「結合誘導性安定化およびファージP22尾部アクセサリー因子gp4の集合」J Mol Biol . 363 (2): 558– 76. doi : 10.1016/j.jmb.2006.08.014 . PMID 16970964 .
- ^ a b c d Neal, BL; PK Brown; PR Reeves (1993年11月). 「大腸菌への形質導入におけるサルモネラファージP22の利用」 . Journal of Bacteriology . 175 (21): 7115– 7118. doi : 10.1128/jb.175.21.7115-7118.1993 . PMC 206843. PMID 8226656 .
外部リンク
