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| サルモネラウイルスP22 | |
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ウイルスの分類 
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| (ランク外): | ウイルス |
| 領域: | デュプロドナウイルス |
| 王国： | 興公ビラエ |
| 門: | ウロウイルス亜綱 |
| クラス： | カウドビリセテス |
| 注文： | カウドウイルス目 |
| 家族： | ポドウイルス科 |
| 属: | レーダーバーグウイルス |
| 種： | サルモネラウイルスP22
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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ポドウイルス科のバクテリオファージです。 [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使用されています。 [2] P22は一般化形質導入に使用されており、サルモネラの遺伝学を研究するための重要なツールです。 [1]
形態、分類、類縁関係
P22は、バクテリオファージλと遺伝子構造や制御において多くの類似点を持っています。[1] P22は、バクテリオファージλと同様の遺伝子発現領域と初期オペロン の制御を持っているため、温帯二本鎖DNAファージであると同時にラムドイドファージでもあります。 [3]しかし、ウイルス粒子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のものとは異なります。[3] P22は、直径60nmの二十面体（T = 7）のウイルス粒子の頭部と短い尾を持っています。[3] このウイルス粒子の形態により、P22は正式にはポドウイルス科のグループに分類されます。[3] 伝統的に、P22は、バクテリオファージλや他の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とライフサイクルを持つウイルスに関連付けられています。しかし、この関連性は過大評価されているようです。[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類似点がほとんどない。[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 | ||||||||
| パム | PF11650 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
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P22 は、そのウイルス粒子内に、約 44キロベースの長さの直線状の二本鎖DNA 染色体を持ち、平滑末端と円形の遺伝子地図を持っています。[3] しかし、その「野生型」ヌクレオチド配列は約 42 キロベースの長さです。[3] P22 のゲノムは配列決定されており、65 個の遺伝子が注釈付けされています。[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を通じて進化したウイルス であるという仮説を裏付けています。[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、宿主細胞を離れる前に、ローリングサークル DNA 複製から生じる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% が入るスペースよりも多くのスペースがあるため、両端で約 4% の直接複製を保持します。 [ 3] このプロセスは、「ヘッドフル パッケージング」と呼ばれています。これは、各ウイルス粒子を配列の単一のコピーで満たすのではなく、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」ためです。[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転送されます。
宿主感染後、線状P22ウイルスDNAは染色体の両端の直接反復配列間の相同組換えにより環状化される。[3]これは宿主組換え遺伝子産物 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コピーを1つ含む環状DNAは、遺伝子発現と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コートに固定されており、宿主細胞の膜を貫通するのを助けるために使用されます。P22 のテールスパイクには、珍しい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 テールスパイクがサルモネラチフス菌宿主の表面にある O 抗原リポ多糖に結合することで始まります。 [1] ウイルス粒子の尾部繊維タンパク質には、O 抗原鎖を切断するエンドラ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のいずれかに入ることができます。[1] 溶解性経路では、ウイルスの複製は感染直後に進行し、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] ただし、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が低いと溶解性経路が促進される。[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の研究対象となっている。他の大型dsDNAウイルスと同様に、P22は最初にタンパク質の「プロカプシド」構造を構築し、次にそれをDNA染色体でパッケージ化する。[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る。[3] 組み立て中、プロカプシドには約250分子の足場タンパク質が存在するが、DNAパッケージング中に足場タンパク質は放出される。 [ 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作ることができる。[3]
実験室感染では、足場タンパク質分子は平均して5回のプロカプシド組み立てに関与する。[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、触媒として作用する。[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、足場は再利用されるのではなく、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が入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を形成し、そこからDNAが細胞に注入されると思われる。Gp4（P22テールアクセサリ因子）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テールアクセサリ因子である。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2つの非等価セットの結合が関与する。Gp4は、他のテールアクセサリ因子であるgp10とgp26の構造アダプターとして機能する。[7]
申請先サルモネラ遺伝子研究
形質導入は細菌遺伝学で広く使用されており、株の構築にも有用である。[8] 一般に、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、高力価の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
- ^ abcdefghij 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。 457–468ページ。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。
- ^ abcdefghijklmnopqrstu vwx 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。アメリカ微生物学会。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の形態形成中に新たにパッケージ化されたDNAが安定化する過程」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」.ウイルス学. 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)。「ファージP22テールアクセサリ因子gp4の結合誘導安定化およびアセンブリ」。J Mol Biol。363 ( 2): 558–76。doi :10.1016/ j.jmb.2006.08.014。PMID 16970964 。
- ^ abcd 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 の使用」. 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
- ファージP22