バクテリオファージラムダの原子分解能構造[ 1 ] ラムダファージ （λファージ と も呼ばれる、学名：ラムダウイルスラムダ 。 年 にエスター ・レーダーバーグ によって発見されました。[ 2 ] 溶原化 によって宿主のゲノム 内に留まるか、溶菌 期に入り、その間に細胞を殺して溶菌して子孫を産生できる温和な 生活環を持っています。特定の部位で変異したラムダ株は、細胞を溶原化することができず、代わりに、すでに溶原化された細胞に重複感染した後、増殖して溶菌サイクルに入ります。[ 3 ]
ファージ粒子は、頭部（カプシド とも呼ばれる）[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] DNA ゲノムが含まれている。感染中、ファージ粒子は宿主である大腸菌 を認識して結合し、ファージの頭部のDNAが尾部を通って細菌細胞の細胞質に放出される[ 7 ] [ 8 ] 溶菌サイクル 」が起こり、ラムダDNAが複製され、細胞内で新しいファージ粒子が生成される。その後、細胞溶解が起こり、組み立てられたビリオンを含む細胞内容物が環境中に放出される。しかし、特定の条件下では、 溶原 経路でファージDNAが宿主細胞の染色体に組み込まれることがある。この状態では、λ DNAはプロファージ と呼ばれ、宿主ゲノム 内に常在し、宿主に明らかな害を与えることはありません。プロファージが存在する場合、宿主は溶原菌 と呼ばれます。溶原菌がストレス状態になると、このプロファージは溶菌サイクルに入る可能性があります。
解剖学 バクテリオファージラムダビリオン（模式図）。ビリオン粒子中のタンパク質名とそのコピー数を示す。ビリオン中にLタンパク質とMタンパク質が存在するかどうかはまだ不明である。[ 9 ] ウイルス粒子は頭部と尾部からなり、尾部には尾部繊維が存在する場合がある。粒子全体は12～14種類の異なるタンパク質からなり、合計1000個以上のタンパク質分子と、ファージ頭部に位置する1つのDNA分子から構成される。しかし、Lタンパク質とMタンパク質がビリオンの一部であるかどうかはまだ完全には明らかではない。[ 9 ] ラムドイドファージは 、ファージHK022を除いて、Nタンパク質を介した転写アンチターミネーション機構を持っている。 [ 10 ]
ラムダファージゲノムの主要オペロン、プロモーター領域、カプシドコード遺伝子の直線的な配置。[ 9 ] ゲノムは 、48,502 [ 11 ] [ 12 ] これらの 2 つの一本鎖セグメントは、 cos サイトと呼ばれるものの「粘着末端」です。cosサイト は、宿主細胞質内で DNA を環状化します。したがって、環状の形態では、ファージ ゲノムの長さは 48,502 塩基対になります。[ 12 ] ラムダ ゲノムは、大腸菌の 染色体 に挿入することができ、その場合、プロファージと呼ばれます。詳細は、以下のセクションを参照してください。
ラムダファージの尾部は少なくとも6つのタンパク質（H、J、U、V、Stf、Tfa）から構成され、組み立てにはさらに7つのタンパク質（I、K、L、M、Z、G/T）が必要です。この組み立てプロセスはタンパク質Jから始まり、次にタンパク質I、L、K、G/Tをリクルートしてタンパク質Hを追加します。GとG/Tが複合体から離れると、タンパク質VがJ/Hの足場に組み立てられます。次に、タンパク質Uが尾部の頭部に近い端に追加されます。タンパク質Zは尾部を頭部に接続することができます。タンパク質Hはタンパク質UとZの作用により切断されます。[ 9 ]
ライフサイクル
感染 ラムダファージJタンパク質とLamBポリンの相互作用[ 13 ] ラムダファージは非収縮性の尾部を持つファージであり、感染時に細菌の細胞膜を「強制的に」通過させることはできません。そのため、宿主細胞に侵入するためには既存の経路を利用する必要があり、尾部の先端が特定の孔と相互作用するように進化しており、それによってDNAが宿主細胞内に入り込むことができるのです。
バクテリオファージラムダは、尾部の先端にあるJタンパク質を介して大腸菌 細胞に結合します。Jタンパク質は、大腸菌のマルトース外膜 ポリン（ lamB 遺伝子の産物）[ 14 ] と相互作用します。このポリン分子はマルトース オペロンの一部です。 線状ファージゲノムは外膜を通して注入される。 DNAは内膜のマンノース透過酵素複合体[ 15 ] [ 16 ] cos部位を使用してすぐに環状化する。一本鎖ウイルスDNA末端は宿主 DNAリガーゼ によって連結される。12 bpのラムダ粘着末端が生物学的DNAの最初の直接ヌクレオチド配列決定の対象であったことは一般には認識されていない。[ 10 ] ラムダファージDNAを細胞膜に注入する際、マンノースPTSパーミアーゼ（糖輸送系）を細胞質への侵入機構として利用する。 宿主DNAジャイレースは 環状染色体に負の超らせん構造 を形成し、ATリッチ領域のらせんをほどいて転写を促進する。 転写は、 構成的プロモーターである PL 、PR 、PR ' 「 即時初期」転写産物を生成する。これらの転写産物は最初にN 遺伝子とcro 遺伝子を発現し、N、Cro、および短い不活性タンパク質を生成する。Nタンパク質が関与する初期活性化イベント CroはOR3 に結合し、PRMプロモーターへのアクセスを阻害することで、cI 遺伝子 。N は2つのNut （窒素利用）部位に結合し、1つはN遺伝子の PL リーディングフレームに、もう1つはcro 遺伝子のPRリーディングフレームに結合 する 。 Nタンパク質はアンチターミネーター であり、転写中のRNAポリメラーゼを 新生mRNAの特定部位に結合させることで機能します。RNAポリメラーゼが これらの領域を転写する際、Nタンパク質をリクルートし、複数の宿主Nusタンパク質と複合体を形成します。この複合体は、ほとんどの終結配列をスキップします。伸長した転写産物（「後期初期」転写産物）には、N 遺伝子とcro 遺伝子に加え、 cII 遺伝子とcIII 遺伝子、そして後述するxis 、int 、O 、P 、Q 遺伝子が含まれます。 cIIIタンパク質は、 競合阻害剤として作用することで、FtsH（膜結合型必須大腸菌プロテアーゼ）によるcIIタンパク質のタンパク質分解から保護する働きをする。この阻害は、溶原化を促進する 静菌 状態を誘導する可能性がある。cIIIはまた、cIIタンパク質を直接安定化させる。[ 17 ] 初期感染時、 cII の安定性がファージのライフスタイルを決定する。cIIが安定していれば溶原経路に進むが、cII が分解されるとファージは溶菌経路に進む。低温、細胞の飢餓、高感染多重度 （MOI）は溶原を促進することが知られている（後述参照）。[ 18 ]
Nアンチターミネーション N アンチターミネーションには、アンチターミネーションプロセスを効果的に延長するために大きなリボ核タンパク質複合体の組み立てが必要であり、完全な複合体がない場合、RNAポリメラーゼは単一のターミネーターしかバイパスすることができません
[ 19 ]。 これはNタンパク質がDNAと相互作用することなく起こる。代わりに、Nタンパク質は新たに転写されたmRNAに結合する。Nut部位には3つの保存された「ボックス」があり、そのうちBoxBのみが必須である。
boxB RNA配列は、pLおよびpR転写産物の5'末端付近に位置している。転写されると、それぞれの配列はNタンパク質が結合できるヘアピンループ構造を形成する。 Nタンパク質は各転写産物中のboxBに結合し、RNAループを介して転写中のRNAポリメラーゼと接触する。N-RNAP複合体は、その後、複数の宿主Nus（窒素利用物質）タンパク質（転写終結／抗終結因子、そして奇妙なことにリボソームサブユニットを含む）が結合することで安定化される。 複合体全体（mRNA上の結合したNut部位を含む）は転写を継続し、終結配列をスキップすることができる。
溶菌生活環 大腸菌 これは、ほとんどの感染後にファージがたどるライフサイクルであり、cIIタンパク質が分解によって十分な濃度に達しないため、プロモーターが活性化されない。
「後期初期」転写産物は引き続き書き込まれ、これにはxis、int、Q、およびラムダゲノムの複製遺伝子（OP）が含まれる。Croはリプレッサー部位を支配し（「リプレッサー」の項を参照）、PRM プロモーター （溶原 サイクルの プロモーター） からの 合成 を抑制する。 Oタンパク質とPタンパク質はファージ染色体の複製を開始する（「溶菌性複製」を参照）。 Qは、もう一つのアンチターミネーターで あり、Qut 部位に結合する。 P R' プロモーターからの転写は、溶解タンパク質および頭部・尾部タンパク質のmRNAを生成するまで延長される可能性がある。構造タンパク質とファージゲノムが自己組織化して、新たなファージ粒子を形成する。 S 、R 、Rz 、Rz1 遺伝子の産物は細胞溶解を引き起こします。Sはホリンと呼ば れる小さな膜タンパク質で、タンパク質の配列によって決まるタイミングで突然膜に穴を開けます。Rはエンドリシンと呼ばれる 酵素で、Sの穴を通って細胞壁を切断します。RzとRz1は膜タンパク質で、複合体を形成し、エンドリシンが細胞壁を分解した後、何らかの方法で外膜を破壊します。野生型ラムダの場合、溶解は感染開始後約50分で起こり、約100個のウイルス粒子が放出されます。
右方向への転写 右向き転写では、O 、P 、Q遺伝子が発現する。OとPは複製開始に関与し、Qは P R' からヘッド、テール、溶解遺伝子の発現を可能にする別のアンチターミネーターである。[ 10 ]
Pr は右方向転写のプロモーターであり、cro 遺伝子は調節遺伝子です。cro 遺伝子は Cro タンパク質をコードし、それが Prm プロモーターを抑制します。Pr の転写が始まると、右方向転写のためにオペロンの末端にある Q 遺伝子が転写されます。Q 遺伝子はこのオペロン上に存在する調節遺伝子であり、右方向転写のための後続遺伝子の発現を制御します。遺伝子の調節タンパク質が発現を許可すると、Q タンパク質はアンチターミネーターとして機能します。これにより、転写終結点に到達するまでオペロンの残りの部分が読み取られます。こうしてオペロン内の後続遺伝子の発現が可能になり、溶菌サイクルの発現につながります。[ 20 ]
Prプロモーターは右向き転写において複製起点を活性化することが分かっているが、その全体像はまだ十分に理解されていない。ただし、これにはいくつかの注意点があり、例えば、DNAポリメラーゼをコードするN15ファージなどの他のファージではこのプロセスが異なる。別の例として、P22ファージは、必須複製タンパク質をコードするp遺伝子を、DnaBヘリックスをコードできるものに置き換える可能性がある。[ 10 ]
溶菌複製 最初の数回の複製サイクルでは、ラムダゲノムはθ複製 （環状DNAから環状DNAへの複製）を行う。 これはO 遺伝子内のori 部位で開始される。Oタンパク質はori 部位に結合し、Pタンパク質はOタンパク質に結合すると同時に宿主複製機構のDnaBサブユニットにも結合する。これにより、宿主DNAポリメラーゼが効果的に乗っ取られる。まもなく、ファージはM13ファージと同様のローリングサークル複製 に切り替わります。DNAはニックが入り、3'末端がプライマーとして機能します。このとき、ファージゲノムの単一コピーが放出されるのではなく、ゲノムの多数のコピーを含む1つの長い分子、すなわちコンカテマーが 放出されることに注意してください。 これらの連結体は、パッケージ化される際にcos 部位で切断される。環状ファージDNAからはパッケージ化は起こらず、連結体DNAからのみパッケージ化が起こる。
Qアンチターミネーション Qタンパク質はプロモーター領域でRNAポリメラーゼを修飾し、RNAポリメラーゼにリクルートされる。Qタンパク質はRNAPにリクルートされた後、RNAポリメラーゼサブユニットに変化し、酵素をプロセス状態に修飾する。NusAはQタンパク質の活性を刺激できることに注意されたい。
[ 19 ] QはNと同様の効果を持ち、QはQut 部位でRNAポリメラーゼ に結合し、結果として生じる複合体はターミネーターを無視することができるが、そのメカニズムは大きく異なり、Qタンパク質はmRNA配列ではなくDNA配列と最初に結合する。[ 21 ]
Qut部位は PR ' プロモーターに非常に近く、σ因子がRNAポリメラーゼホロ酵素から解離していないほど近い位置にある。Qut部位の一部は-10 プリブナウボックス に類似しており、ホロ酵素の活動を一時停止させる。 するとQタンパク質がσ因子に結合してその一部を排除し、転写が再開される。 頭部遺伝子と尾部遺伝子が転写され、対応するタンパク質が自己集合する。
左向き転写 intと比較してxisの濃度が高くなる逆調節プロセスを示す図。mRNA転写産物は、sibの切断されたヘアピンループから始まる細菌RNaseによって消化される。 左向き転写では、gam、 xis 、bar 、int 遺伝子が発現する。[ 10 ]
左向き転写プロセス ラムダファージは、宿主細菌細胞の細胞質に染色体を挿入する。 ファージ染色体は、DNAリガーゼを介して宿主細菌染色体に挿入される。 ファージ染色体の転写は、宿主RNAポリメラーゼがプロモーター部位pLに結合すると左方向に進行し、遺伝子 N の翻訳が起こる。遺伝子Nは、RNAポリメラーゼが翻訳終結部位を認識できなくなるようにする調節遺伝子として機能します。[ 22 ]
左向き転写変異 左向き転写は、 rap 遺伝子の欠失変異を引き起こし、ラムダファージの増殖不全につながると考えられている。これは、RNAポリメラーゼがpRプロモーター部位ではなくpLプロモーター部位に結合するためである。左向き転写は、左オペロン上のbar Iおよびbar IIの転写をもたらす。rap遺伝子が存在しない場合、bar陽性表現型が現れる。ラムダ ファージの増殖不全は、温度感受性による増殖阻害が原因であると考えられている。[ 23 ]
挿入と切除のxisおよびint制御 xis とintは 同じmRNA上に存在するため、xis タンパク質とint タンパク質はほぼ同濃度で生成される。その結果、（初期段階では）挿入されたゲノムは宿主ゲノムから除去される。P L プロモーター由来のmRNAは、mRNAのsib セクションにステムループを 持つ安定した二次構造を形成します。これにより、mRNAの3'（ sib ）末端がRNAaseIIIによる分解の標的となり、 int mRNAの実効濃度が xis mRNAよりも低くなります（intシストロンは xis シストロンよりもsib 配列に近いため） 。したがって、 int よりもxis の濃度が高くなります。xisの濃度が int の濃度よりも高い場合、ファージゲノムの挿入や切除は起こらず、進化的に有利な作用となる。つまり、既に挿入されているファージゲノムはそのまま残り（競争が減少する）、ファージゲノムが宿主のゲノムに挿入されるのを防ぐ。
溶原性ライフサイクルは、少数の感染の後、cIタンパク質の濃度がプロモーターを活性化するのに十分な高さに達すると開始する。
「後期初期」転写産物は引き続き書き込まれており、これにはxis 、int 、Q、 およびラムダゲノムの複製に関わる遺伝子が含まれる。 安定化されたcIIは、P RE 、P I 、およびP antiq プロモーターからの転写を促進する働きをする。 P antiq プロモーターは、 PR プロモーター 転写産物のQ 遺伝子mRNAに対するアンチセンスmRNAを生成し、Qタンパク質の 産生を抑制します。P RE プロモーターは、 PR プロモーター転写産物のcro領域に対するアンチセンスmRNAを生成し、croタンパク質の産生を抑制します。また、 cI 遺伝子の転写産物も生成します。この転写産物が発現することで、cIリプレッサーの産生が促進されます。P I プロモーター は int 遺伝子を発現し、高濃度のIntタンパク質を生成します。このintタンパク質は、ファージDNAを宿主染色体に組み込みます（「プロファージの組み込み」を参照）。 Qが存在しない場合、PR'プロモーターの読み取り枠は拡張されないため、 溶菌タンパク質や構造タンパク質は作られません。intのレベルが高い場合（xisのレベルよりもはるかに高い場合）、ラムダゲノムが宿主ゲノムに挿入されます（図を参照）。cIの産生により、cIはPRプロモーターのOR1およびOR2部位に結合し、 cro およびその他 の初期 遺伝子 の発現が停止します 。cIはPL プロモーターにも結合し、そこでの 転写も停止します。 croが欠如するとOR3 部位が結合しないため、P RM プロモーターからの転写が起こり、cIのレベルが維持される可能性がある。 P L およびP R プロモーターからの転写が欠如すると、cIIおよびcIIIのさらなる産生は起こらない。cIIとcIIIの濃度が低下すると、P antiq 、P RE 、P I からの転写はもはや必要なくなるため、促進されなくなる。 P RM プロモーターとP R' プロモーターのみが活性状態にあり、前者はcIタンパク質を、後者は短い不活性転写産物を生成する。ゲノムは宿主ゲノムに挿入されたまま休眠状態となる。プロファージは、宿主細胞の分裂のたびに複製されます。この休眠状態で発現するファージ遺伝子は、他のファージ遺伝子（構造遺伝子や溶菌遺伝子など）の発現を抑制するタンパク質をコードしており、溶菌サイクルへの進入を防ぎます。これらの抑制タンパク質は、宿主細胞がストレスを受けると分解され、抑制されていたファージ遺伝子が発現します。ストレスの原因としては、飢餓 、毒物 （抗生物質 など）、または宿主細胞を損傷または破壊するその他の要因が挙げられます。ストレスに応答して、活性化されたプロファージは、新たに発現した遺伝子産物のいずれかによって宿主細胞のDNAから切り出され、溶菌経路に入ります。
プロファージの組み込み ファージλの組み込みは、細菌ゲノムとファージゲノムのattλ と呼ばれる特別な付着部位で起こります。細菌のatt部位の配列は、 gal オペロンとbio オペロンの間にあるattB と呼ばれ、BOB'部分から構成されています。一方、環状ファージゲノムの相補配列はattPと呼ばれ、 POP '部分から構成されています。組み込み自体は、ホリデー接合部 を介した逐次交換（遺伝子組換えを 参照）であり、ファージタンパク質Intと細菌タンパク質IHF（組み込み宿主因子 ）の両方を必要とします。IntとIHFは両方ともattPに結合し、ファージDNAと宿主DNAの 部位特異的組換え のために設計されたDNA-タンパク質複合体であるインテグラソームを形成します。組み込みにより、元のBOB'配列はBOP'-ファージDNA-POB'に変化します。ファージDNAは宿主ゲノムの一部となります。[ 24 ]
溶原性の維持 組み込み／切除のパラダイムと、それに関与する主要な遺伝子を簡略化した図。 溶原性はcIによってのみ維持される。cIはP L およびP R からの転写を抑制する一方で、 P RM からの自身の発現を促進および制御する。したがって、溶原性ファージによって発現される唯一のタンパク質である。 溶原性リプレッサーとポリメラーゼがOR1に結合し、OR2をリクルートすることでPRMが活性化され、PRが停止する。 これはPLオペレーター とPRオペレーター によって調整されます。両方のオペレーターはcIの3つの結合部位を持ちます。PLオ ペレーター OL1 、OL2 、OL3 、 PR オペレーター OR1 、OR2 、OR3です 。cIはOR1 に最もよく結合し、この結合によってPR からの転写が阻害される。cIは容易に二量体化するため、cIがOR1に結合すると、 cIが OR2 に結合する親和性が大幅に高まり、これはOR1結合後ほぼ直ちに起こる。これにより、 PR からの逆方向の転写が活性化される。これは、 OR2上の cI PR への結合を強め、結果としてcI自身の転写を促進するためで ある 。cIがはるかに高濃度で存在する場合、 OR3 にも結合し、PRからの転写を阻害することで、 負のフィードバック ループによって自身のレベルを調節する。cIがPLオペレーター に結合する仕組みは非常に似ているが、cIの転写に直接的な影響はない。しかし、OR3 とOL3 に結合したcI二量体は、自身の発現をさらに抑制する働きとして、それらの間のDNAを曲げて四量体を形成する。 cIが存在すると、他のラムダファージによる重複感染に対する免疫が生じます。これは、cIがそれらのP L およびP R プロモーターを阻害するためです。
誘導 溶原状態と誘導された初期溶菌状態におけるP RM およびP Rプロモーター領域の転写状態。 溶原菌の古典的な誘導法は、感染細胞に紫外線を照射することであった。溶原菌がDNA損傷を受けたり、宿主のSOS応答が 何らかの形で刺激されたりすれば、いずれの場合も誘導が起こる。
休眠状態のファージゲノムを含む宿主細胞は、高ストレス環境によってDNA損傷を受け、SOS応答 を開始する。 RecA（細胞タンパク質）はDNA損傷を検知して活性化する。活性化されたRecAは、非常に特異的な補酵素である。 通常、RecA*はLexA（転写 抑制因子）に結合し、LexAの自己プロテアーゼ活性を活性化させ、LexA抑制因子を分解することでDNA修復 タンパク質の産生を可能にする。溶原細胞では、この応答が乗っ取られ、RecA*はcIの自己切断を促進する。これは、cIが自己切断部位においてLexAの構造を模倣しているためである。 切断されたcIはもはや二量体を形成できず、DNA結合親和性を失う。 P R およびP Lプロモーターは抑制されなくなり、オンになり、細胞は溶解性発現イベントのシーケンスに戻ります (SOS 応答 を SOS応答におけるLexAの機能。LexAの発現は、LexAを含む様々な遺伝子の抑制につながる。
誘導におけるファージゲノム切除の制御 ファージゲノムは宿主ゲノムに挿入されたままであり、DNA複製を行うには切除が必要である。ただし、通常のP L プロモーター転写産物の先にあるsib セクションは、この読み取り枠には含まれない（図を参照）。 P L sib ドメインがないと、3'末端にヘアピンループが形成されず、転写産物はRNAaseIIIによる分解の標的とならなくなる。新たに生成された完全な転写産物には、xis とintの 両方のコピーが1つずつ含まれているため、xisタンパク質とintタンパク質がほぼ同濃度で生成される。 xisとintの濃度が等しい場合、挿入されたゲノムが宿主ゲノムから切り出され、複製され、その後ファージが産生される。
多重性再活性化とプロファージ再活性化 多重再活性化（MR）は、それぞれ不活性化ゲノム損傷を含む複数のウイルスゲノムが感染細胞内で相互作用して生存可能なウイルスゲノムを形成するプロセスです。MRは最初にファージT4で発見されましたが、その後ファージλ（および他の多くの細菌および哺乳類ウイルス[ 25 ] [ 26 ]
UV照射されたファージλの生存率は、E. coli宿主が相同プロファージに対して溶原性である場合に増加し、この現象はプロファージ再活性化と呼ばれます。[ 27 ]
リプレッサー ラムダファージの溶菌サイクルまたは溶原サイクルにつながるタンパク質相互作用 ファージラムダに見られるリプレッサーは 、非常に単純なシステムによって遺伝子発現を制御できるレベルの顕著な例である。バーバラ・J・マイヤー[28]によって発見されたように、それは 相互 排他的
リプレッサー四量体／八量体がファージラムダのLおよびRオペレーター部位に結合する様子を視覚的に表現したもの（安定溶原状態） ラムダリプレッサー遺伝子システムは、（染色体上の左から右へ）以下の遺伝子から構成される。
cI 遺伝子または3 または2 または1 cro 遺伝子ラムダリプレッサーは、cIタンパク質としても知られる自己集合二量体である。[ 29 ]
ラムダファージのライフサイクルは、cIタンパク質とCroタンパク質によって制御されている。cIタンパク質が優勢な場合、ラムダファージは溶原状態を維持するが、Croタンパク質が優勢な場合は溶菌サイクルに移行する。
cI二量体は、OR1 、 OR2 、 OR3の3 つのオペレーターのいずれにも結合することができ、その結合順序はOR1 > OR2 > OR3 です。cI二量体がOR1に結合すると、 2番目のcI二量体がOR2に結合するのが促進されます。 この効果は協同性 と呼ばれます。したがって、OR1 とOR2はほぼ常に同時にcIによって占有されます。しかし、これはcIと OR3 間の親和性を高めるものではなく、OR3はcI濃度が高い場合にのみ占有されます。
cI の濃度が高い場合、二量体はオペレーター O L 1 および O L 2 (R オペレーターから 2 kb 以上下流) にも結合します。cI 二量体が O L 1、O L 2、O R 1、および O R 2 に結合すると、DNA にループが誘導され、これらの二量体が結合して八量体を形成できるようになります。これは長距離協同性 と呼ばれる現象です。八量体が形成されると、cI 二量体は協同的に O L 3 および O R 3 に結合し、cI の転写を抑制します。この自己抑制 制御により、抑制分子の安定した最小濃度が確保され、SOS シグナルが発生した場合には、より効率的なプロファージ誘導が可能になります。[ 30 ]
cIタンパク質が存在しない場合でも、cro 遺伝子は転写される可能性がある。 cIタンパク質が存在する場合、cI 遺伝子のみが転写される可能性がある。 cIの濃度が高い場合、両方の遺伝子の転写は抑制される。 clタンパク質とcroタンパク質の両方のプロモーターとオペレーターという二重の機能を果たす塩基対がいくつか存在する。
タンパク質clがONになり、リプレッサーがOR2に結合するとポリメラーゼの結合が増加し、OR1がOFFになる。
溶原菌抑制において、3つの部位すべてが結合する頻度は低い。これは、OR3の結合親和性が弱いためである。OR1の抑制は、リプレッサー間の相互作用によりOR2への結合親和性を高める。リプレッサーの濃度が高くなると、結合も増加する。
溶菌性 vs. 溶原性 温和性ファージの生活環の図。溶菌サイクルと溶原サイクルの両方を示している。 ここで重要なのは、感染時の溶原化と溶解、そしてプロファージからの溶原化または溶解の継続という2つの決定の違いである。後者は、誘導の項で詳述したように、細胞のSOS応答におけるRecAの活性化によってのみ決定される。前者もこの影響を受ける。SOS応答を起こしている細胞は、cIタンパク質が蓄積されないため、常に溶解する。しかし、感染時の初期の溶解/溶原化の決定は、cIIおよびcIIIタンパク質にも依存する。
栄養が十分な細胞では、プロテアーゼ活性が高く、cIIが分解されます。これにより溶菌生活様式が確立されます。栄養が限られている細胞では、プロテアーゼ活性が低く、cIIが安定化します。これにより溶原生活様式が確立されます。cIIIは、直接的にも、関連するプロテアーゼに対する競合阻害剤としても作用することで、cIIを安定化させるようです。つまり、栄養不足で休眠状態にある「問題のある」細胞は、溶原化する可能性が高くなります。ファージは、より良い時期が訪れるまで細菌内で休眠状態を維持できるため、利用可能な追加リソースと、感染可能な細胞が近くにある可能性が高くなるため、ファージはより多くのコピーを作成できます。
ラムダの溶菌・溶原化決定に関する完全な生物物理学的モデルはまだ開発されていない。コンピューターモデリングとシミュレーションでは、感染中のランダムなプロセスが個々の細胞内での溶菌または溶原化の選択を駆動することを示唆している。[ 31 ] [ 32 ]
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外部リンク ライフサイクル、ラムダ菌のライフサイクルの基本アニメーション（感染経路と溶菌／溶原経路を、タンパク質と転写の詳細を交えて解説） MITが撮影したタイムラプス顕微鏡動画には、ラムダファージによる溶菌と溶原の両方が映し出されている。 ラムダファージのライフサイクル（ラムダバクテリオファージのライフサイクルの基本的な視覚的説明） GenBankに登録されているラムダファージゲノム UniProtのラムダファージ参照プロテオーム NCBIにおけるラムダファージのタンパク質構造（バクテリオファージラムダのタンパク質構造の3D表示）
