Что в голове у бактериофага

Что в голове у бактериофага Наука, Биология, Вирус, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост

На этой микрофотографии, сделанной при помощи криоэлектронного микроскопа, запечатлена икосаэдрическая головка бактериофага (вируса, поражающего бактерии) Т4. Т4 специализируется на энтеробактериях, в том числе на кишечной палочке (Escherichia coli). Это довольно крупный бактериофаг, его ширина составляет примерно 90 нм, а длина — 200 нм. Красные сгустки внутри головки на фото — это плотно упакованная ДНК. Собственно, кроме ДНК в головке фага ничего и нет, только белковая оболочка — капсид.


Геном фага Т4 огромен, он содержит 168 903 пар нуклеотидов — в 30 раз меньше, чем геном его хозяина, кишечной палочки Escherichia coli. Для сравнения, длина генома папилломавируса человека — 8000 пар нуклеотидов. Что же кодирует такая длинная ДНК бактериофага и как она вообще умещается в головку вируса?


Фаг Т4 — один из самых сложно устроенных вирусов. Он несет в своей ДНК около 300 белок-кодирующих генов, причем из них только 69 необходимы ему для выживания в стандартных условиях лаборатории. Большинство белков фага Т4 не похожи на известные белки других организмов. Но есть и такие, чьи родственники найдены у прокариот и эукариот. Функции многих белков этого вируса до сих пор не установлены, одна только головка состоит по крайней мере из 12 типов белков. Кроме белков, ДНК бактериофага кодирует несколько транспортных РНК и коротких регуляторных РНК — свойство, обычное для самостоятельных организмов, но не распространенное среди вирусов.

Что в голове у бактериофага Наука, Биология, Вирус, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост

Модель бактериофага Т4, разными цветами показаны белки. От головки вируса отходит длинная трубка — белковый чехол хвоста. Снизу к чехлу прикреплена базальная пластинка с шипами (фиолетовая), от которой отходят «ножки» — фибриллярные нити, с их помощью вирус удерживается на бактерии. Когда бактериофаг закрепляется на клеточной стенке жертвы, чехол сокращается, находящийся внутри стержень пробивает стенку и впрыскивает нуклеиновую кислоту из головки внутрь клетки бактерии.


В ходе инфекции бактериофаг Т4 полностью переключает работу клеточных систем хозяина на свои нужды. В этом паразиту помогают собственные ферменты для синтеза нуклеотидов, репликации (удвоения) и репарации (починки от повреждений) ДНК и множество других белков. Например, у Т4 есть белок, который попадает в бактерию вместе с ДНК фага и на ранних этапах инфекции модифицирует РНК-полимеразу (основной белок транскрипции — «переписывания» генетической информации с ДНК на РНК) бактерии так, что фермент охотнее взаимодействует с ДНК вируса, чем с ДНК клетки. Это способствует синтезу белков, необходимых фагу в начале инфекции. Позже другой белок модифицирует полимеразу так, что она начинает охотнее взаимодействовать с генами фага Т4, нужными на следующем этапе. И наконец, после очередной модификации, РНК-полимераза бактерии начинает взаимодействовать с так называемыми «поздними» генами Т4.


Другой интересный пример — белок, который встраивается во внутреннюю мембрану клетки-хозяина (у кишечной палочки, как у любой уважающей себя граммотрицательной бактерии, есть две клеточные мембраны) и не дает генетической информации других бактериофагов попасть внутрь. Есть у Т4 и белки, разрезающие ДНК бактерии-хозяина и проникших в нее других бактериофагов. С ДНК Т4 эти белки они не связываются, поскольку в ее состав вместо нуклеотида цитозина входит модифицированный гидроксиметилцитозин.


Отдельного вимания заслуживают белки, необходимые для синтеза новых вирионов (вирусных частиц) и для упаковки в них ДНК. Более 40% белков фага Т4 вовлечены в сборку вириона, состоящего из головки и сокращающегося хвоста с хвостовыми нитями для прикрепления к бактерии. Вирион устроен так сложно, что у Т4 есть специальные «белки строительных лесов», создающие каркас для сборки головки и удаляющиеся из нее при созревании.


Пока точно не известно, каким образом настолько огромная молекула ДНК укладывается в вирусной головке. Зато известно, что она затаскивается внутрь действием белкового «мотора», что сопряжено с гидролизом «энергетической молекулы» — АТФ. Весь геном Т4 проталкивается в головку за пять минут.

Что в голове у бактериофага Наука, Биология, Вирус, Копипаста, Elementy ru, Гифка, Длиннопост

Современная модель упаковки ДНК в головку бактериофага Т4


Ученые уже пытаются «научить» Т4 упаковывать в свою головку чужеродные нуклеиновые кислоты или белки. Предполагают, что таким образом можно доставлять молекулярные грузы в конкретные эукариотические клетки.


Фото с сайта cgl.ucsf.edu.

Галина Клинк http://elementy.ru/kartinka_dnya/671/Chto_v_golove_u_bakteri...

Наука | Научпоп

7.6K постов78.3K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество Пикабу.

61
Автор поста оценил этот комментарий
Иллюстрация к комментарию
68
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий

Шприц с ножками, который ищет и поражает бактерию, чтобы та начала собирать новые шприцы с ножками. Это созданная природой наномашина!

раскрыть ветку
7
DELETED
Автор поста оценил этот комментарий
Комментарий удален. Причина: данный аккаунт был удалён
раскрыть ветку
7
Автор поста оценил этот комментарий

тоесть можно запрограммировать вирус на пожирание определенных бактерий и таким образом лечить бактериальные инфекции?

раскрыть ветку
16
Автор поста оценил этот комментарий
Вообще похоже на футуристическое оружие, или даже на оружейный завод.
Продвинутые потомки (развившиеся через миллиард лет из-за мутаций, внесённых Т4) заслали из далёкого будущего в такое же далёкое прошлое, чтобы уничтожить бактерию, потомки которой конкурируют с засланцами за ресурсы.
Биотерминатор прям.